양자컴퓨터란 무엇인가 이해 및 앞으로의 전망

요즘 핫이슈인 양자컴퓨터란 무엇인가, 양자 컴퓨팅의 기본 핵심은 정보를 양자 상태에 저장하고, 양자 게이트 연산 및 양자 간섭을 활용하여 정보를 계산하는 것이다. 기존의 슈퍼컴퓨터보다 얼마나 좋은지 앞으로의 전망은 어떤지 살펴보기로 한다.

 

미래의 양자컴퓨터

1. 양자컴퓨터 소개

1) 기존 슈퍼컴퓨터로는 1만 년 걸리는 계산을 단 200초 만에 해결할 수 있는 차세대 컴퓨터가 등장한다. 꿈의 컴퓨라 불리는 양자컴퓨터인데 아직 상용화 단계까지는 갈 길이 멀지만 기술 개발 속도만큼은 놀라울 정도다.

 

2) 현재 사용되고 있는 디지털 컴퓨터는 0과 1이라는 이진법 신호로만 정보를 처리한다. 따라서 연산 과정이 매우 복잡하고 느릴 수밖에 없다.

 

3) 양자컴퓨터는 큐비트라는 양자 비트 하나로 모든 데이터를 처리한다. 빠른 속도로 대량의 정보를 처리할 수 있으며 동시에 해킹으로부터 안전하다는 장점이 있다.

 

4) 양자컴퓨터가 세상에 모습을 드러낸 만큼 아직은 풀어야 할 과제도 많이 남아있다. 우선 가격이 비싸다. 일반 PC와는 비교조차 불가능할 정도로 고가인데다 유지비도 엄청나게 많이 든다.

 

5) 누군가 양자컴퓨터를 개발하여 해킹한다면 지금까지의 모든 암호 체계는 무용지물이 되고 만다. 양자컴퓨터가 본격적으로 보급되기까진 최소 30년 이상 걸릴 것으로 예상하고 있다.

 

6) 관련 기술이 빠르게 발전하고 있어 어쩌면 수년 내에 실용화될 수도 있지만 어디까지나 예측일 뿐이다. 양자컴퓨터는 미래형 컴퓨터로써 주목받고 있는 만큼 머지않아 실생활 곳곳에서 활용될 것으로 전망된다.

 

2. 양자컴퓨터 이해

1) 미래 기술 가운데 주목받고 있는 첨단기술로는 인공지능, 사물인터넷, 빅데이터, 클라우드 컴퓨팅, 가상현실, 증강현실, 자율주행차, 드론, 로봇, 바이오테크놀로지, 나노기술, 3D프린팅, 신소재, 에너지 저장 등이 있다.

 

2) 가장 중요한 핵심 키워드가 있는데 바로 양자컴퓨터다. 기존 컴퓨터와는 차원이 다른 성능을 자랑한다는 소문이 돌면서 세간의 이목이 집중되고 있다.

 

3) 도대체 얼마나 대단하길래 이토록 화제가 되고 있는 걸까? 우선 기본 개념부터 살펴보자. 일반적으로 정보 처리 방식은 0과 1이라는 이진법 체계를 따른다. 이것은 디지털 신호로서 전기가 흐르면 1, 흐르지 않으면 0으로 인식된다. 따라서 모든 데이터는 0과 1로만 구성되어 있다고 볼 수 있다.

 

4) 만약 인간 두뇌 구조를 본떠만든 슈퍼컴퓨터가 있다면 어떨까? 아마 엄청난 속도로 연산 작업을 수행할 수 있을 것이다. 다만 아쉽게도 현재로서는 불가능한 일이다. 아직까지는 비트 단위로 계산해야 하기 때문이다.

 

5) 큐비트라는 양자역학적 물리량을 이용하면 어떨까? 놀랍게도 이론상으로는 가능하다고 한다. 단, 조건이 있다. 원자핵 주위를 도는 전자 개수만큼 있어야 한다는 것이다. 그래야 서로 얽힘 상태가 되면서 동시다발적으로 병렬처리가 가능해진다.

 

6) 얽힘 상태란 입자가 파동 성질을 갖게 되는 특수한 상태를 말한다. 쉽게 말해 빛 알갱이가 파동의 형태로 존재한다고 상상하면 된다.

 

7) 지금까지의 컴퓨터에서는 엄두도 내지 못했던 복잡한 연산 과정을 순식간에 해결할 수 있게 된다. 가히 혁명적이라 할 만하다. 물론 상용화되기까지는 상당한 시간이 필요하겠지만 언젠가는 실현될 것으로 예상된다.

 

3. 양자컴퓨터의 전망

1) 미래학자들은 가까운 미래에 인공지능이 인간의 지능을 뛰어넘는 순간이 올 것이라고 예측했다. 그리고 머지않아 기계가 인간의 능력을 초월하는 시점 즉 특이점이 도래할 것이라고 한다.

 

2) 특이점이란 인공지능이 비약적으로 발전해 인간의 지능을 넘어서는 기점을 말한다. 현재로서는 먼 미래의 일로만 느껴지지만 과학기술의 눈부신 발전 속도를 감안하면 그리 불가능한 일만은 아닐지도 모른다.

 

3) 인류 사회 전반에 걸쳐 엄청난 변화가 일어날 것이다. 지금과는 전혀 다른 차원의 문명이 탄생할 것이고 그로 인해 생활 방식 자체가 완전히 달라질 것이다. 어쩌면 SF영화에서나 보던 로봇 군단이 등장할지도 모를 일이다.

 

4) 긍정적인 측면만 있는 건 아니다. 일자리 감소 및 빈부 격차 심화 등 부작용도 만만치 않을 것이다. 그럼에도 불구하고 개인적으로는 환영하는 입장이다. 지금껏 경험해보지 못한 신세계가 펼쳐질 테니 말이다.

5) 오래전 IBM사의 과학자들이 예측하기로는 앞으로 50년 후엔 모든 전자제품이 사라질 것이라고 한다.

 

6) 빌 게이츠는 마이크로소프트 직원들에게 보낸 이메일에서 2025년쯤 되면 개인용 컴퓨터 시대가 끝날 것이라고 한다.

 

7) 물론 현재로선 예측이 어긋나기는 했지만 여전히 IT 업계에서는 향후 몇 년 내에 세상을 바꿀 혁신적인 신기술이 등장할 것이라는 소문이 무성하다.

 

8) 일각에서는 양자컴퓨터가 기존 슈퍼컴퓨터의 성능을 뛰어넘을 것이라고 예상하기도 한다.

 

9) 양자컴퓨터가 현존 최고 사양의 슈퍼컴퓨터를 능가한다면 아마도 인류 문명 전체가 송두리째 뒤흔들릴지도 모른다.

 

10) 금융계에선 엄청난 변화가 일어날 것이다. 1초당 수십억 개의 연산 처리가 가능한 양자컴퓨터라면 초당 수조 건의 거래를 순식간에 처리할 수 있다. 따라서 비싼 수수료를 지불해야 하는 증권사를 이용할 필요가 없다.

 

11) 은행 업무에서도 대출 심사 과정이 획기적으로 단축될 테고 각종 파생상품 설계도 보다 정교해질 것이다.

 

12) 의료계도 암 치료제 처방 기간이 대폭 줄어들거나 난치병 완치 확률이 높아질 수도 있다.

 

13) 우주 탐사선 발사 시기를 앞당길 수도 있다. 태양계 밖 외계 행성 발견 속도도 빨라질 것이다.