AI의 전력 수요가 위기로 변함에 따라 NTT Research, 광자 컴퓨팅에 베팅

NTT Research의 Physics & Informatics Lab에서 오늘(4월 15일) 리더십 전환을 발표했는데, 이는 광자 컴퓨팅의 필요성이 가장 긴급한 시점에 해당한다.

NTT Research – 일본의 텔레콤 거대 기업 NTT의 실리콘 밸리 기반 연구 부문 -는 5월 1일부터 Dr. Tetsuomi Sogawa가 새로운 Physics & Informatics (PHI) Lab 디렉터로 임명되었으며, Dr. Yoshihisa Yamamoto가 은퇴한 후에 후임할 것이라고 발표했다. Yamamoto는 2019년부터 Sunnyvale, 캘리포니아에 있는 연구소를 세계 최고의 광자 컴퓨팅 연구 센터 중 하나로 발전시킨 창립 디렉터였다.

이 발표는 4월 15일부터 16일까지 실리콘 밸리에서 열리는 NTT의 연례 연구 및 혁신 정상 회의인 Upgrade 2026에서 이루어졌다.

“PHI Lab의 연구는 지난 7년 동안 좋은 모멘텀을 유지해 왔으며, 거시적인 관점에서 보면 같은 방향으로 계속 진행될 것이다. Sogawa의 매우 강한 연구 관리 배경을 고려하면, PHI Lab의 연구가 새로운 리더십 아래에서 가속화될 것이라고 확신한다”고 NTT Research의 사장 및 CEO인 Kazu Gomi는 Upgrade 2026 개막 기자 회견에서 말했다.

이 임명은 AI 산업이 에너지 위기에 직면한 시점에 이루어졌다. 국제 에너지 기구는 현재 전 세계 데이터 센터의 전기 소비가 2026년 말까지 1,000 TWh를 초과할 것으로 예측하고 있는데, 이는 일본의 전체 연간 전기 사용량과 동일한 양이다.

“PHI Lab의 초점은 물리학을 사용하여 모든 사람이 알고 있는 디지털 계산 플랫폼을 새로운 종류의 물리학 기반 계산 플랫폼으로 대체하는 것이다. 가장 쉬운 예는 광학 물리학 기반 양자 컴퓨터이다”라고 Gomi는 추가로 말했다.

미국 데이터 센터만 2024년에 183 테라와트시간의 전기를 소비했는데, 이는 미국의 총 전기 소비의 4% 이상을 차지하는 것으로, 파키스탄 전체 국가의 연간 전기 수요와 거의 동일하다. 이 수치는 2030년까지 133% 증가할 것으로 예측된다.

이 위기에 들어서는 소가와는 NTT의 핵심 연구 부문에서 30년 이상 근무했으며, NTT가 전통적인 실리콘 컴퓨팅의 대안으로 사용할 수 있는 광학 기술을 개발하는 데 기여했다.

고미의 말에 따르면, 그의 임무는 “광학 양자 혁신을 연구실에서 현실로” 옮기는 것이다.

창립 시대가 끝난다

야마모토는 평범한 퇴임하는 디렉터가 아니다. 그는 1970년대 후반과 1980년대 초반에 일관된 광학 통신과 광 증폭기 리피터의 연구를 개척했으며, 나중에 일관된 아이징 머신(CIM)을 개발했는데, 이는 복잡한 조합 최적화 문제를 해결하기 위해 설계된 특별한 목적의 광학 컴퓨터이다. 그의 경력은 현대 광자학의 역사와 일치하며, 그가 세운 연구소는 그것을 반영한다.

이 외에도, 퇴임하는 디렉터의 명예는 찰스 하드 타운스 메달, IEEE PS 양자 전자 공학 상, 오카와 상, 일본 정부의 자수 훈장을 포함한다.

2019년부터 PHI Lab는 150개 이상의 논문을 발표했으며, 5개는 네이처에, 1개는 사이언스에, 20개는 네이처 자매 저널에 발표되었다. 이는 어떤 연구 기관에 있어서도, 특히 기업 연구소에 있어서는 놀라운 출판 기록이다.

소가와에게 넘겨주는 것은 단순한 인사 이동이 아니다. 이는 광을 통해 구동되는 컴퓨팅의 비전을 가진 세대 간 계승이다.

에너지 장벽

이 임명이 연구 커뮤니티를 넘어서서 중요한 이유를 이해하려면, 실리콘 기반 AI 인프라가 몇 년 동안 전 세계 전력망에 미친 영향을 살펴보는 것이 도움이 된다.

2025년 말까지, AI 데이터 센터는 전 세계적으로 약 29.6 기가와트의 전력을 사용했는데, 이는 뉴욕 주의 최대 전기 수요와 동일하다. 한편, 스탠퍼드 대학 AI 지수 2026 보고서는 전 세계 AI 컴퓨팅 능력이 약 3.3배로 증가했으며, 이는 정부와 기술 회사들이 새로운 에너지源을 찾도록 압력을 가하고 있다.

마이크로소프트는 2 기가와트의 원자력 공약을 체결했으며, 아마존은 텍사스에서 대규모 太陽光 발전을 확보했지만, 세계 최대의 데이터 센터 시장인 버지니아의 그리드 운영자는 2028년까지 공식적인 용량 경고를 발령했으며, 북부 버지니아는 새로운 데이터 센터 허가를 사실상 중단했다.

기본 하드웨어가 핵심 문제이다. 2021년과 2024년 사이에 데이터 센터 랙의 평균 전력 밀도는 두 배 이상 증가했으며, 2025년부터 NVIDIA GB200 슈퍼칩과 같은 AI 가속기의 상업적 배포는 랙 밀도를 50 kW 이상,บาง 경우 100 kW 이상으로 밀어올려, 전통적인 공기 냉각을 폐기하고 전력 집약적인 액체 냉각 시스템으로의 전환을 강요했다.

전통적인 CMOS 기반 컴퓨팅은 스케일링 한계에 도달하고 있으며, 이러한 엄청난 수요를 탄소 지속 가능한 방식으로 충족하는 데 어려움을 겪고 있다. 이는 에너지 효율적인 컴퓨팅 능력을 갖춘 광자 컴퓨팅이 대안으로 등장하는 데 기여했다.

질문은 광자 컴퓨팅이 약속된 대안에서 실제로 배포되는 인프라스트럭처로 전환하는 데 충분한 속도로 이동할 수 있는지이다.

PHI Lab이 실제로 하는 일

PHI Lab의 연구는 양자 정보 과학, 신경 과학, 광자학의 교차점에 위치한다. 이는 다음 컴퓨팅 패러다임이 현재와는 다를 것이라는 믿음을 반영한다.

Lab의 정체성과 상업적 관련성에 특히 중요한 두 가지 연구 주제가 있다. CIM과 박막 리튬 니오베이트(TFLN)이다.

CIM은 현재 컴퓨터와 달리 문제를 하나씩 해결하는 대신 광학적 매개 변수 오실레이터의 네트워크를 사용하여 모든 것을同时에 해결한다. 이는 많은 변수를 갖는 계산, 즉 약물 발견, 물류 최적화, 금융 모델링과 같은 계산에 적합하다.

연구에 따르면, 실험적인 CIM은 70 마이크로초 만에 복잡한 최적화 문제의 벤치마크 목표에 도달했으며, 최신 CPU는 동일한 목표에 도달하기 위해 2.1 밀리초가 걸렸는데, 이는 약 30배의 속도优势이며, 전력 소모는 훨씬 낮다.

한편, TFLN의 비선형 특성은 새로운 가능성을 열어준다. CIM이 이전에는 실험실 테이블을 차지했지만, TFLN 칩은整个 기계의 광학 구조를 단일 광자학 처리기에 넣을 수 있다.

2025년 12월, PHI Lab은 리튬 니오베이트 슬래브 파형 가이드를 사용하는 광자 처리기가 약 10,000개의 프로그래밍 가능한 공간 자유도를 제공하며, 단일 패스에서 모든 광학 중립 네트워크 추론을 수행할 수 있다는 결과를 발표했다.

“이 장치는 최초의 것으로, 우리가 任意의 광학 회로를 그릴 수 있으며, 눈 깜짝할 사이에 그릴 수 있다”고 NTT Research의 박사 후 연구원인 마틴 스타인(Martin Stein)은 말했다.

토치 캐리어

소가와는 1991년 NTT 기초 연구소에加入했으며, 반도체 양자 나노 구조를 연구하면서 조직을 통해 점진적으로 승진했다. 2013년에는 NTT-BRL의 디렉터로, 2018년에는 NTT 과학 및 핵심 기술 연구소 그룹의 디렉터로 임명되었다. 이 부서는 많은 IOWN의 기초 기술이 처음 개발된 곳이다.

IOWN은 NTT의 혁신적인 광학 및 무선 네트워크 이니셔티브로, 미래의 통신 인프라는 광학적이지 않다는賭け이다. NTT는 실제로 IOWN 광자학 플랫폼이 현재 수준의 1/100로 전력 소모를 줄이고 데이터 용량을 증가시키며 지연 시간을 단축할 수 있다고 말한다.

현재 NTT는 2026년에 제2세대 광자-전자 융합 스위치를 상업화하기 위해 브로드컴과 다른 회사와 협력하고 있으며, 2028년부터 광자학적 인턴십 링크와 2032년부터 칩 내 연결로 로드맵을 확장하고 있다.

소가와는 특히 광자학적 결정을 사용하는 초저전력 광학 트랜지스터에 대한 연구를 통해 기술적으로 신뢰할 수 있는 로드맵을 만드는 데 핵심이 되었다. 그는 또한 일본의 제3차 교부 간략한 전략적 혁신 촉진 프로그램(SIP3)의 프로그램 디렉터로, 학술 연구를 배포된 혁신으로 번역하는 것이 그의 임무이다. 이는 PHI Lab이 현재 압력을 받고 있는 간격이다.

“내 경력은 본질적으로 테스트할 수 있고, 개선되고, 다시 테스트할 수 있는 아이디어, 즉 이론에서 시작된真正한 기술 혁신이 시작된다는 믿음에 기반을 두고 있다”고 소가와는 발표에서 말했다. 그는 PHI Lab을 “그 믿음의 구체화”라고 불렀고, 야마모토가 팀을 신중하게 조립하고 육성했다고 말했다.

일본의 더 큰 게임

소가와의 임명은 더 넓은 지경 정치적 그림에 들어맞는다. 일본은 전기 대신 빛을 기반으로 하는 실온 양자 컴퓨팅 전략을 추진하고 있으며, 이는 더 단순하고 에너지 효율적인 경로라고 주장한다. 한편, 미국과 중국은 점점 더 복잡한 하드웨어를 개발하고 있다.

NTT는 광자 양자 기술을 상업적으로 유효한 양자 플랫폼으로의 경로로 пози션을 잡고 있으며, 이는 현재 시스템의 무거운 인프라 없이 확장할 수 있다.

소가와의 임명, IOWN의 상업화 타임라인, 일본의 국가 혁신 의제 간의 일치는 우연이 아니다. NTT는 필연적인 컴퓨팅 전환의 글로벌 표준 주자로 자신을 пози션을 잡고 있으며, PHI Lab은 그 노력의 가장 가시적인 연구 전선이다.

다음은 무엇인가?

소가와의 즉각적인 임무는 선형 및 비선형 광자 장치에 대한 연구를 심화시키고, 실제 배포를 위해 NTT의 글로벌 연구 개발 네트워크를 통해 협력을 증가시키는 것이다.

AI 회사들이 데이터 센터를 운영하기 위해 원자력 계약을 체결하는 시대에, 광자 컴퓨팅의 피치 – 더 빠르고, 더 차가우며, 더 에너지 효율적인 – 는 학술적 호기심에서真正한 산업적 긴급성으로 이동했다.

야마모토의 아래에서 PHI Lab은 과학적 신뢰성을 구축했다. 소가와의 아래에서, 그것을 실제로 플러그인할 수 있는 무언가로 변환하는 압력이 가해진다.