양자 컴퓨팅의 대장주, 아이온큐 (IONQ)

지난 12월 5일, 아이온큐는 $37.32로 신고가를 갱신했습니다. 지난 6개월 동안 무려 321% 상승했습니다.  양자컴퓨팅 산업의 대장주로 주목받고 있는 아이온큐에 대해 알아보겠습니다.

 

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1. 아이온큐란?

2015년에 설립된 메릴랜드주 칼리지 파크에 본사를 둔 범용 양자 컴퓨팅 시스템 개발 회사입니다. 특수 양자 컴퓨팅 하드웨어 시스템 설계, 개발 및 구축과 유지 관리 및 지원서비스를 제공합니다. 양자 컴퓨팅을 통해 기업/사회/지구를 더 나은 방향으로 변화시키는 것이 목표입니다.

25년의 학술 연구를 통해 이온 트랩 기술을 기반으로 시스템을 구축합니다. 개별 원자를 사용해 안정적이고 정확한 양자 큐비트를 생성할 수 있어 다른 기술 대비하여 신뢰성이 높습니다. 

GV, 아마존 웹 서비스, NEA로부터 받은 펀딩을 통해 세계에서 가장 정확한 양자 컴퓨터 두 대를 런칭했고, 19년에는 삼성과 무바달라에게 5,500만 달러를 추가로 펀딩받았습니다. 또한, 마이크로소프트와 아마존 웹 서비스와 파트너쉽을 맺고 클라우드를 통해 양자 컴퓨터를 제공하기 위해 노력하고 있습니다. 

20-21년에는 클라우드 파트너 명단에 구글 클라우드 마켓플레이스가 추가됐고, 주요 학계 및 상업 기관과도 파트너십을 발표했습니다.

21년 10월 1일, 뉴욕 증권거래소에 IONQ로 상장됐습니다. 

 

 

2. 아이온큐의 기술

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① 이온 트랩 기반

중성 이터비움 원자(Yb)와 이터비움 이온(Yb+)의 유일한 차이점은 전자 하나인데, 레이저로 이를 제거합니다. 이온화 과정을 통해 원자에 양전하와 원자가 전자 하나만 남게 합니다.

원자를 이온으로 바꾼 뒤, 선형 이온 트랩이라는 특수 칩으로 3D 공간에 정확히 고정합니다. 이 작은 트랩은 약 100개의 작은 전극이 있고 정밀하게 제어되어 이온을 제자리에 고정하고 환경을 배제하여 소음과 탈분극을 최소화 할 수 있는 전자기력을 생성합니다.

하나의 이온을 만드는 것에 그치지 않고, 선형 체인에 많은 이온을 적재합니다. 이론적으로 새로운 칩을 제작하거나 기본 하드웨어를 바꾸지 않아도 1큐비트에서 100큐비트 이상까지 만들수도 있습니다. 현재까지는 79개 이온 체인에서 단일 큐비트 게이트가 실행됐고, 최대 35개 이온체인에서 알고리즘을 실행했습니다. 

이온을 사용해 양자 계산을 진행하기 전, 냉각하여 계산 노이즈를 줄이고 이온을 더욱 안정화시킵니다. 그 다음, 각 이온을 '제로' 상태로 초기화해 알고리즘을 수행할 준비를 합니다. 

이후 게이트라고 불리는 연산 과정을 통해 큐비트를 실행시킵니다. 게이트를 실행하기 위해 개별 이온에 개별 레이저 빔과 하나의 글로벌 빔을 사용합니다. 두 빔 사이의 간섭을 통해 큐비트 연산에 필요한 에너지인 비트 노트가 생성됩니다. 

계산 수행 이후, 공진 레이저를 동시에 비춰 이온에서 답을 읽습니다. 양자 정보를 두 상태 (0 또는 1) 중 하나로 픽스합니다. 이 빛을 수집하고 측정하면 모든 이온을 동시에 읽을 수 있습니다. 빛나는 원자는 1이고, 어두운 원자는 0으로 이진법으로 해석합니다. 

이렇게 추출된 양자 정보를 성공적으로 보관하기 위해 초고진공 챔버에 넣고 펌핑합니다. (약 10-11Torr) 이 압력에서는 우리가 평소에 호흡하는 공기 상태 1 입방 인치당 약 100조배 적은 분자가 있습니다. 

전체 조립품은 훨씬 더 큰 인클로저로 옮겨집니다. 이 인클로저는 다양한 기계, 광학 제어 시스템을 갖추고 있습니다. 그리고 모든 것을 맞춤형 제어 소프트웨어가 있는 기존 컴퓨터에 연결해 게이트를 실행하고 알고리즘을 수행할 수 있는 양자 컴퓨터를 완성합니다. 

 

② 클라우드 서비스

클라우드 플랫폼 (아마존 AWS, 마이크로소프트 애저 등)을 통해 누구나 양자 컴퓨터를 사용할 수 있도록 합니다. 연구자, 기업, 개발자에게 수요가 있을 예정입니다.

 

③  높은 양자 볼륨

아이온큐는 양자 컴퓨터의 성능을 평가하는 주요 지표인 양자 볼륨이 업계 최고 수준입니다. 

 

 

3. 아이온큐 양자컴퓨팅 활용 분야

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① 제약 및 의료 : 신약 개발 시, 단백질 구조 분석 최적화로 더욱 빠르고 정확한 연구 결과에 도움을 줄 수 있습니다. 

② 금융 : 다양한 상황 판단을 통해 포트폴리오를 최적화하고 리스크를 관리할 수 있습니다.

③ 인공지능 : 딥러닝 모델의 학습을 가속화 할 수 있습니다. 

④ 물류 : 최적의 경로 및 자원 분배로 문제를 해결할 수 있습니다. 

 

 

4. 아이온큐의 최근 성과

스위스 알레스하임에 첫 번째 유럽 혁신 센터를 설립했습니다. QuantumBasel과의 협업을 통해, 스위스에 상용 양자 컴퓨팅 기능을 도입한다는 것을 의미합니다. 

또한 IonQ Forte Enterprise는 36이라는 알고리즘 큐비트 수를 가지고 있습니다. 이전에 개발 예정이었던 35보다 진전됐으며, 양자 알고리즘을 위한 계산 공간이 두 배로 늘어나 680억 개 이상의 가능성을 계산할 수 있게 됐습니다. 

 

 

5. 아이온큐의 전망

양자컴퓨팅은 최근 급속도로 주목받고 있지만, 아직 미래의 확실한 주도 산업이 될지는 기술의 발전에 대한 한계 때문에 아직 미지수입니다. 또한, 양자 컴퓨팅 제작시 필요한 인프라와 냉각시설 등을 통해 발생되는 환경적 영향도 무시할 수 없습니다. 

그러나 미국 정부 및 유수의 대기업에서 양자 컴퓨팅 개발을 위해 많은 투자를 하고 있고, 경쟁이 점차 심화될 가능성이 보입니다. 시장이 초기 단계라 불확실성도 있지만 앞으로 주의깊게 지켜봐야 할 분야인 것 같습니다!