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"현재 당장 활용할 수 있는 양자컴퓨터 수준에서 실질적인 성과를 낼 수 있는 연구에 집중하고 있습니다. 미국 IBM, 클리블랜드 클리닉과 함께 암 치료용 분자를 개발하는 프로젝트를 진행 중입니다. 양자 알고리즘이 화학 분야에서 3년 내 가시적인 성과를 낼 것으로 예상합니다."
9월 말 핀란드 헬싱키의 양자 알고리즘 스타트업 알고리드믹(Algorithmiq) 본사에서 만난 창업자이자 대표 과학자인 보리스 솔로코프 최고경영자(CEO)는 최근 집중하고 있는 '광활성 의약품' 아파트담보대출이자 개발 공동연구를 소개했다.
광활성 의약품은 몸에 들어가면 비활성 상태로 주변 환경과 상호작용하지 않고 암세포 등을 표적으로 접근한다. 암세포에 도달한 이후 특정한 파장의 빛을 비추면 분자가 활성화돼 암의 위치를 추적하거나 암세포를 파괴해 치료하는 원리다.
약물의 효능을 높이려면 의약품 분자와 체내 단백질 사이의 상호 주택청약 당첨 작용을 최적화하는 등 '양자화학'에 대한 이해가 필요하다. 양자화학은 다양한 분자 사이의 에너지 차이 등 상호작용을 파악해 유용한 성질의 분자를 만들어 가는 데 기여한다. 분자 수가 늘거나 크기가 커지는 등 상호작용이 복잡해질수록 고전컴퓨터로는 계산이 어려워진다.



핀란드 양 취준생 자 알고리즘 스타트업 알고리드믹(Algorithmiq)의 보리스 솔로코프 최고경영자(CEO). 전성훈 동아사이언스 PD·pabiano95@donga.com


광활성 의약품 개발의 경우 고전컴퓨터로는 다양한 조건에서 여러 분자와 빛이 반응하는 모든 경우를 계산해야 한다. 분자의 수가 수만개, 수십만개 희망급여 이상으로 늘면 경우의 수가 너무 많아져 계산이 불가능하다.
양자화학은 변수가 많은 계산에서 최적값을 찾는 데 유리한 양자컴퓨터와 양자알고리즘이 유용하게 쓰일 수 있는 분야로 꼽힌다. 기존 연산을 효율적으로 진행하거나 아예 불가능했던 계산을 수행할 수 있다.
예를 들어 분자에 있는 전자의 양자상태를 양자컴퓨터의 정보처리 생애첫주택마련대출 단위인 큐비트(qubit)의 양자 상태로 대응시킨 다음 분자의 상태를 원하는 방향으로 변화시키기 위해 필요한 에너지 차이를 계산한다. 계산을 반복해 최적의 값을 찾으면 일일이 계산하지 않고도 해당 분자를 활성화시키는 데 필요한 정확한 빛의 주파수를 구할 수 있는 원리다.
알고리드믹은 IBM의 양자컴퓨터, 클리블래드클리닉의 제약 역량을 기반으로 자사의 신약 개발 플랫폼 오로라(AURORA)를 조합해 기존 신약 탐색 수준을 뛰어넘어 양자기술의 '우위'를 보이는 것이 목표다.



핀란드 양자 알고리즘 스타트업 알고리드믹(Algorithmiq) 사무실 전경. 전성훈 동아사이언스 PD·pabiano95@donga.com


● "현존 양자컴퓨터에도 잠재력 있어…유용성 최대로 추출"
5년 전 솔로코프 CEO를 포함해 4명이 공동 창업한 알고리드믹은 '컴퓨터는 기계, 알고리즘은 아이디어'라는 슬로건을 내걸고 과학적 엄밀성을 기반으로 양자컴퓨터로 실질적인 이득을 보는데 집중하는 스타트업이다. 미국 IBM의 해커톤에 참석해 양자컴퓨팅에 대한 소개를 듣고 양자컴퓨터로 해결할 수 있는 문제를 고민한 것이 창업 계기가 됐다.
솔로코프 CEO는 "현재로는 양자화학 외의 다른 분야에서 양자 알고리즘이 유용하다는 명확한 과학적 근거는 아직 없다고 생각한다"며 "화학은 양자 현상 그 자체이고 이론적 근거도 충분하다"고 설명했다. 알고리드믹이 화학 분야 양자 알고리즘 개발에 집중하는 이유다.
그는 "다른 양자알고리즘 분야 경쟁사는 아직 구현되지 않은 높은 수준의 양자컴퓨터를 기다리고 있다"고 말했다. 이어 "물론 양자컴퓨터 성능이 향상될수록 우리의 알고리즘도 더 잘 작동하겠지만 현재 양자 장치에서 유용성을 최대한 추출하는 데 주력하고 있다"며 "가까운 미래에 사용할 수 있는 알고리즘을 개발하고 있고 실제로 좋은 결과들이 나오고 있다"고 밝혔다.



핀란드 양자 알고리즘 스타트업 알고리드믹(Algorithmiq)의 보리스 솔로코프 최고경영자(CEO). 전성훈 동아사이언스 PD·pabiano95@donga.com


알고리드믹과 협업하는 IBM이나 핀란드의 양자컴퓨터 회사 IQM 등은 현재 주류로 평가받는 초전도 회로 방식의 양자컴퓨터를 사용한다. 알고리드믹은 광자(빛의 입자)나 이온트랩, 중성원자 방식 등 다른 양자컴퓨터가 주류가 되더라도 작동할 수 있는 알고리즘을 개발하고 있다고 강조했다.
양자컴퓨팅과 인공지능(AI)의 협업 방향성도 제시됐다. 솔로코프 CEO는 "AI는 기존 데이터에만 일반화를 적용할 수 있다"며 "소규모 분자 정보에서 상호작용 방식을 파악했다 하더라도 규모가 늘어나면 일반화가 불가능하다"고 설명했다.
이어 "양자컴퓨터가 AI 모델 성능 향상에 필요한 '좋은 데이터'를 제공하는 방식으로 협력할 수 있다"고 말했다.

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알고리드믹은 카드 게임을 통해 기본적인 양자알고리즘을 익힐 수 있는 'QICards>'라는 모바일 게임을 무료로 공개하기도 했다. QICards> 화면 캡처


● "韓 전자·제약 강력하고 양자기술에 유리…협력 확대 원해"
현재 알고리드믹의 직원 수는 약 50명이다. 대부분 양자 정보 이론, 양자물리학, 양자화학, 양자컴퓨팅 분야 전문가들로 구성됐고 박사과정 학생들도 일부 있다. 핀란드 본사에 약 20명 정도가 근무하고 나머지는 유럽과 미국에 흩어져 있다. 직원들의 국적은 10개가 넘는다. 우수한 양자 분야 전문가를 찾기 어려워 전세계에서 끌어모았다는 설명이다.
최근 투자가 활발해진 양자컴퓨터와 달리 양자알고리즘 업계는 아직 투자가 덜 활성화됐다는 점이 고충으로 제시됐다. 솔로코프 CEO는 "핀란드와 유럽 투자사들도 양자 알고리즘을 2~3명이서 주말, 몇주 만에 만들 수 있다고 생각하는 등 아직 기술에 대한 이해도가 낮다"며 "투자를 받기 까다롭지만 파이프라인을 완벽히 개발할 것이라는 희망을 갖고 있다"고 설명했다.



핀란드 양자 알고리즘 스타트업 알고리드믹(Algorithmiq) 사무실 전경. 전성훈 동아사이언스 PD·pabiano95@donga.com


솔로코프 CEO는 한국의 전자·제약 산업이 "매우 강력하다"고 평가하며 앞으로 협업을 확대하고 싶다고도 말했다. 그는 "전자·제약 산업은 양자 기술에 투자하기에 전략적으로 유리한 분야"라며 "양자 도구로 가치를 창출하기 시작하는 순간 경쟁사 대비 엄청난 우위를 점하게 될 것"이라고 말했다.
솔로코프 CEO는 "현재 한국의 전자 분야 대기업과 협력 관계를 맺고 있으며 제약 업계와도 추가로 협력하면 좋을 것"이라며 "연락을 기다리겠다"고 밝혔다.  
[헬싱키= 이병구 기자 2bottle9@donga.com]