【 청년일보】 2020년 현재 Google, Microsoft와 같은 세계적인 IT 기업들은 정밀한 양자컴퓨터를 구축하기 위해 경쟁하고 있다.

이처럼 세계적인 IT 기업들이 양자컴퓨터를 구축하기 위해 양자컴퓨팅 기술에 투자하고 발전시키기 위해 노력하는 이유는 무엇일까? 세계경제포럼과 MIT는 양자컴퓨팅 기술을 10대 혁신 기술로 선정했었다.

양자컴퓨팅은 몇몇 특정 연산에서는 병렬 계산을 가능하게 하여 기존의 슈퍼 컴퓨터보다 훨씬 빠르게 연산을 처리한다. 

그럼 여기서 잠깐, 이토록 세계적으로 주목받고 있는 양자컴퓨터의 양자는 무엇을 의미하고 일반적인 컴퓨터와 어떤 것이 다를까?

이 의미와 차이점을 파악하기 위해서는 먼저 양자역학의 개념에 관하여 알 필요가 있다. 양자역학은 양자얽힘, 중첩, 불확정성의 원리 등의 효과를 배우는 물리 학문의 일종인데 위와 같은 개념을 이용하여 양자컴퓨터는 연산 처리를 슈퍼 컴퓨터보다 효율적으로 하는 것이다.

기존 컴퓨터나 슈퍼 컴퓨터의 경우 ‘무어의 법칙’이라고 하는 한계에 의하여 반도체 회로가 얇아지거나 집적을 더 이상 시킬 수 없는 한계에 봉착하면 컴퓨터 성능 향상도 어렵다.

일반 컴퓨터와 슈퍼 컴퓨터는 0과 1만을 구분하고 공존할 수는 없었지만 양자컴퓨터는 양자얽힘과 중첩의 효과를 이용하여 0과 1을 동시에 공존시킬 수 있는 큐비트 단위로 연산 속도를 압도적으로 높일 수 있다.

일례로 양자컴퓨터는 큐비트에 여러 상태가 존재하기 때문에 여러 연산을 병렬적으로 처리하여 슈퍼컴퓨터보다 수천 만 배 이상 빠르게 연산 처리를 할 수 있다.

이러한 양자컴퓨터를 발전시키는데 필요한 양자 컴퓨팅은 첨단 암호화를 통해 정보 보안에서 훌륭한 기술력을 보유할 수 있고 보다 안전한 통신 시스템인 양자 인터넷을 개발하는데 큰 도움이 될 수 있다.

또한, 위 기술을 생명공학 부문에 사용하면 MRI에서 일반 컴퓨터를 활용하는 것보다 3배 정도 빠르게 찍을 수 있기 때문에 환자들이 기다리는 시간을 줄일 수 있다.

또 양자컴퓨팅 기술은 양자역학의 이론을 기반으로 개발된 기술이기 때문에 위 기술을 활용하여 양자 가속도계를 만들 수 있고 양자 데이터에서 고전적인 데이터를 자유롭게 제거하고 추가할 수 있다.

마지막으로 게놈 지도나 유전자 또는 각종 변수가 많은 기상 데이터, 급변하는 주식 시장에서 빠르게 연산 처리를 하여 복잡한 연구를 하여 예측하는데 사용할 수 있다.

하지만 양자컴퓨팅 기술은 아직 현재 시점에서 미완성의 단계이다. ICT 생태계의 패러다임을 바꿀 수 있는 핵심 기술임에도 여전히 양자로 구성되는 큐비트를 오랜 시간 동안 유지하기 어렵고 또한, 미세한 움직임에도 큐비트가 변형된다.

마지막으로 초전도체를 주재료로 사용하기 때문에 상용화가 되기까지는 오랜 기간이 걸릴 것으로 예상된다. 

그렇다고 하더라도 미국, 중국 등 다른 나라가 집중적으로 양자 컴퓨팅 기술개발에 박차를 가하는 상황에서 우리나라 역시 뒤쳐질 수는 없다. 사무엘 존슨은 ‘근면과 기술로 불가능한 것은 거의 없다.

위대한 작품은 힘이 아닌, 인내로 일궈진다.’고 했다.

오늘도 우리나라의 수많은 컴퓨터 연구소들은 무한한 인내로 주체적인 양자 컴퓨팅 기술 발전에 정진하고 있다. 사무엘 존슨이 말한 ‘위대한 작품’이 우리나라에서 출시되길 기원한다. 

【 청년서포터즈 3기 장현수 】