미래는 여기 있다: 양자 컴퓨팅

미세한 세계를 이해하면 정보처리에서 질적인 돌파구를 만들 수 있는 기술을 설계할 수 있다. 반면, 기술 혁명은 새로운 보안 문제를 제시한다.

기술 혁신은 끊임없이 변화하고 빠르게 움직이는 세계에 길을 내준다. 오늘날, 디지털 사용능력은 사회와 경제 발전 사이의 격차를 줄여주기 때문에 중요하고 필요하다. 요컨대, 우리는 모두 기술적 돌파구가 진보의 열쇠가 되는 사회에 살고 있다. 이 글에서는 양자 컴퓨팅 (quantum computing)이 무엇인지, 그리고 이 파괴적인 기술이 세상에 줄 수 있는 이점을 분석한다. 또한, 그것은 현재의 디지털 시대를 끝낼 수도 있다.

오늘날, 컴퓨터가 하는 거의 모든 것은 이진 언어, 일련의 0과 1에 바탕을 두고 있다. 그러나, 이 숫자들은 정보를 저장하거나 처리하기 위해 그들 자신을 결합할 수 없다.

이 때문에 과학계는 다음 큰 문제인 양자 컴퓨팅을 연구해 왔다. 운이 좋다면, 곧 양자 시대에 살기 시작할 수도 있다.

양자 컴퓨팅: 양자 처리를 이해하는 데 도움이 되는 기본 개념

역사를 통틀어 인간은 자연이 어떻게 작용하는지 이해하고 새로운 기술을 개발하기 위해 과학을 사용해 왔다.

20세기 초에, 특정한 물리적 현상을 바탕으로 한 연구는 양자역학의 길을 닦았는데, 이것은 미시적인 세계가 어떻게 작동하는지 설명한다.

이 연구들은 미시적인 세계가 직관에 반하는 방식으로 작용한다는 것을 발견했다. 거시적인 세계와는 완전히 다르다.

미시적 세계에서 일어나는 몇 가지 일은 다음과 같다.

• 첫째, 양자 중첩성이다. 입자가 동시에 다른 상태로 존재할 방법을 기술하는 원리이다.
• 둘째, 양자 얽힘이다. 두 개의 분리된 입자는 서로 다른 상호작용을 할 때 다른 입자가 알 수 있는 방식으로 연결될 수 있다.
• 셋째, 양자전송이다. 양자 얽힘을 이용해 물리적인 움직임 없이 한 장소에서 다른 곳으로 정보를 보낸다.

따라서 양자 기술은 아원자 특성에 양자 원리에 기초하게 될 것이다.

미시적인 세계에 대한 이해는 우리가 사람들의 삶을 향상할 수 있는 기술을 설계할 수 있게 해준다.

양자 컴퓨팅이란?

위에서 언급했듯이, 고전적 컴퓨팅은 이진 언어를 사용한다.

장치와 상호작용할 때마다 비트라고 알려진 컴퓨터에서 1과 0의 사슬을 만들거나 수정하거나 파괴한다.

양자 컴퓨팅은 큐비트라고 불리는 기본적인 정보 단위를 사용한다.

비트와는 달리 큐비트는 0과 1 사이의 무한 상태일 수 있다. 이 현상은 양자 중첩이라고 알려져 있다.

이러한 시스템 변화는 양자 컴퓨터를 현재의 컴퓨터보다 더 빨리 만들지 않을 것이라는 점에 주목할 필요가 있다.

그럼에도 불구하고, 이러한 알고리즘은 컴퓨터가 정보를 다르게 처리할 수 있게 해줄 것이다.

예를 들어, 양자 컴퓨터는 현재 암호학을 바꿀 수 있다.

양자 컴퓨팅의 중요성

레이저나 MRI 같은 양자 현상을 이용하는 기술은 이미 몇 가지 있다.

양자 기술의 시장 돌파는 사실상 삶의 모든 부분에서 판도를 바꾸는 영향을 미칠 것이다.

예를 들어, 양자 컴퓨팅은 사이버 보안 또는 블록체인에 매우 큰 영향을 미치면서 데이터의 인증, 교환 및 보안 스토리지를 위험에 빠뜨릴 수 있다.

하지만, 그것은 또한 AI를 앞으로 나아가게 할 수도 있고, 군사 통신에 더 많은 비밀을 줄 수도 있으며, 위성에 의존하지 않고 잠수함이 이동하도록 할 수도 있다.

화학 산업은 또한 이 기술을 사용하여 새로운 물질과 화학물질을 설계하고 물리적 구성요소의 반응을 시뮬레이션할 수 있다. 게다가, 물류에서 상품 유통을 개선할 수 있다.

따라서 양자 컴퓨팅이 계속 발전한다면 계산 용량의 엄청난 성장을 실험하는 1세대 중 하나가 될 것이다.

현재로선 연구소가 투자를 하고 있다. 정부는 또한 이 새로운 기술에 많은 관심이 있다.

2017년 미국은 양자 컴퓨팅에 2억4100만 달러를 투자했다. 중국과 유럽은 약 11억 달러의 선도기업을 보유하고 있다. 세계 강대국들은 기술 경쟁을 이끌기를 열망하고 있다.

그러나 양자 컴퓨터는 아직 제작, 저장, 프로그램 제작이 어렵다. 이미 시장에 양자 컴퓨터 모델이 몇 개 있지만, 클래식 컴퓨터를 능가하는 모델은 없다. 어떻게 보면, 그 ‘양자 레버리지’를 얻기 위한 싸움은 여전히 계속되고 있다.