양자 컴퓨터 상용화 전망에 대해 알아봅시다

양자 컴퓨터 상용화 전망에 대해 알아보는 포스팅을 하겠습니다. 양자 컴퓨터는 양자를 연산 재료로 활용해 병렬 연산을 수행합니다. 이를 통해 기존 컴퓨터로 10억 년이 걸리는 계산을 양자 컴퓨터는 100초 이내에 끝낼 수 있습니다. 컴퓨터 연산이 워낙 빠르니까 이를 이용해 기존에는 몰랐던 필요성 있는 화학성분이나 약을 알아낼 수 있고, 인류가 신의 영역으로 진입하는데 더 가까이 갈 수 있습니다.

 

위의 사진은 양자 컴퓨터 모습입니다.

양자 통신은 역시 양자를 이용한 통신 방식인데요. 속도 면에서는 지금의 통신하고 같고, 보안 측면에서만 더 뛰어난 것입니다. 통신하는 중간에서 누군가 감청을 하면 바로 통신 신호가 어그러져 감청된다는 것을 알 수 있는 기능 등입니다.

 

 

현재 컴퓨터의 정보 단위는 비트입니다. 0 혹은 1로 신호를 담아 이것을 연결해 정보를 처리하는 방식입니다. 하지만 양자 컴퓨터는 중첩이라는 개념이 추가되는데요. 중첩은 0과 1이 같이 있는 상태입니다. 그래서 4가지 상태(00, 01, 10, 11)를 가능하게 하고 n개의 큐비트는 2의 n 제곱이 됩니다. 입력 정보량의 병렬 처리 때문에 연산 속도가 기하급수적으로 빨라집니다.

 

1큐비트가 0과 1, 2개의 상태를 동시에 가지므로, 1개 값만 가진 1bit에 비해 2배 빠른 계산이 가능합니다. 2큐비트는 00, 01, 10, 11, 4개의 상태를 동시에 가져 2bit보다 4배 빠르며, 3큐비트는 8배, 4큐비트는 16배로 늘어납니다.

 

여기서부터는 양자 컴퓨터 상용화 전망입니다.

양자 컴퓨터 개념은 물리학자 리처드 파인만(Richard Philips Feynman)에 의해 1980년대 초에 처음 제시됐습니다. 이후 2014년 구글이 이 분야에 뛰어들었고, 2016년 IBM이 첫 클라우드 기반 양자 컴퓨팅 플랫폼 ‘IBM 퀀텀 네트워크’를 내놓았습니다.

 

2019년에는 구글이 53큐비트의 양자 컴퓨터 ‘시커모어(Sycamore)’를 공개하며 현존 최고 성능 슈퍼컴퓨터를 압도하는 이른바 ‘양자 우월성’을 처음 입증했습니다. 시커모어는 기존 슈퍼컴퓨터로 1만 년 이상 걸리는 것을 3분 20초 만에 풀어냈습니다. 이 밖에, 아마존웹서비스(AWS)도 양자컴퓨팅 서비스 ‘아마존 브래킷’을 출시와 함께 양자컴퓨팅 센터 및 양자 솔루션 랩 운영 계획을 발표했습니다.

 

양자 컴퓨터 상용화 시점은 오류 내성을 갖추고 수백만 큐비트까지 올라가는 2030년대 후반으로 전망하고 있습니다. 그리고, 무한한 가능성을 가진 양자 컴퓨터 시장을 선점하기 위한 글로벌 경쟁이 이미 뜨겁게 펼쳐지고 있습니다.

 

미국은 세계 최초로 ‘양자법’을 2018년 말 제정하고 백악관 직속 국가 양자조정실(NQCO)을 신설했습니다. 지난해 6월 표준기술연구소(NIST) 주도로 양자 경제개발연합체(QED-C)를 구성해 140여 개 기업이 참여했습니다. 미국은 양자 컴퓨터 개발에 약 4억 달러(우리 돈 약 1조 4,000억 원)를 투자할 계획입니다.

 

 

중국은 2030년 국가전략구현 6대 중대 프로젝트를 통해 ‘양자 굴기’를 추진 중이며 양자 컴퓨터 개발에 약 15조 원을 투자한다고 발표했습니다. 2025년까지 슈퍼컴퓨터급 계산속도를 가진 양자 시뮬레이터를 개발하고 2030년까지 500~1000큐비트급 범용 양자 컴퓨터를 개발한다는 계획입니다.

 

EU는 13개국 38개 산, 학, 연 파트너로 구성된 오픈 QKD(양자키분배) 프로젝트를 통해 양자 활성 사례 확보에 나서고 있으며, 약 7조2천억을 투입해 양자 컴퓨터를 개발한다는 계획입니다. 일본도 AI, 바이오와 함께 양자를 3대 국가전략기술로 지원하며 관련 정책을 잇달아 내놓고 있습니다.

 

한국은 ‘2030 양자기술 4대 강국 진입’을 목표로 2022년 4월 ‘양자기술 연구개발 투자전략’을 발표했습니다. 현재 8큐비트 수준에서 2024년까지 50큐비트급 한국형 양자컴퓨팅 시스템(KQIP)을 구축하고 2028년까지 100큐비트급 기술력을 확보한다는 목표입니다. 산학연 협력을 위해 삼성, LG, 포스코, 한국전력 등이 참여한 협의체인 ‘미래양자융합포럼’을 지난해 7월에 출범했습니다.

 

삼성전자와 LG전자는 ‘IBM 퀀텀 네트워크’에 합류해 IBM의 양자컴퓨팅을 활용, 인공지능, 커넥티드카, 사물인터넷, 빅데이터 등의 미래 기술 개발에 박차를 가한다는 계획입니다. SK텔레콤도 올해 초 정부의 뉴딜 과제 수행을 통해 국내 8개 기관에 양자 암호통신망 구축을 완료했습니다.

 

양자 컴퓨터 상용화의 문제점은 현재 암호체계가 박살 난다는 것입니다. 현재의 암호체계는 수학을 기반으로 한 것이며 슈퍼컴퓨터도 푸는데 굉장하게 긴 시간이 필요한 수학 문제를 기반으로 암호가 만들어진 것입니다. 근데 양자 컴퓨터는 이런 수학을 기반으로 한 암호체계를 금방 푸는 것입니다. 그래서 암호학계는 현재 양자 컴퓨터에 맞는 암호체계를 개발하는 중입니다.

 

이상 양자 컴퓨터 상용화 전망에 대해 알아보는 포스팅을 하였습니다. 양자 컴퓨터가 현재 컴퓨터처럼 상용화되면 우주에서 일어나는 많은 일을 사람들이 알아낼 수 있습니다. 하지만 인류는 기술이 발전한다고 신이 되는 것이 아닙니다. 기술의 발달과 함께 도덕성도 갖추고 있어야 발달하는 기술을 감당할 수 있습니다. 미래의 인류는 꼭 공감력과 도덕성도 갖춰 자멸하지 않고, 무언가가 되면 좋겠습니다. 인류 파이팅!!

 
반응형
그리드형

댓글

Designed by JB FACTORY