양자컴퓨터의 활용

양자컴퓨터란 무엇일까요?
양자컴퓨터란 말 그대로 0과 1이라는 두 가지 상태만을 가지는 컴퓨터입니다.
기존의 컴퓨터와는 다르게 정보처리 방식이 완전히 다른 새로운 개념의 컴퓨터라고 이해하시면 됩니다.
현재 우리가 쓰는 컴퓨터는 비트(bit)라는 단위로 정보를 처리하는데 반해,
양자컴퓨터는 큐비트(qubit)라는 단위로 정보를 처리합니다.
이 큐비트들이 서로 상호작용하면서 연산을 수행하기 때문에 병렬 연산이 가능하게 되고,
따라서 슈퍼컴퓨터로도 수십 년 걸리는 문제들을 단 몇 분 만에 해결할 수 있게 됩니다.
또한 해킹 등 보안 문제에서도 강점을 가지고 있어서 차세대 컴퓨터로 각광받고 있습니다.

 

현재 상용화된 양자컴퓨터는 구글사의 'D-WAVE' 와 IBM 사의 'Q 시스템원' 2종류가 있습니다.
D-WAVE는 2017년 12월 미국 캘리포니아 산타바바라에서 열린 ‘구글 클라우드 넥스트’ 콘퍼런스에서 공개되었고,
Q 시스템원은 2016년 5월 최초로 개발되었습니다.
하지만 아직까지는 성능 면에서 크게 뛰어나지 않기 때문에 본격적인 상용화보다는 연구목적으로 주로 활용되고 있습니다.


양자컴퓨터는 기존의 컴퓨터가 수천 개의 프로세서를 통해 문제를 해결하는 대신에,
서로 다른 0과 1의 상태인 큐비트(qubit)를 연결하여 문제를 해결합니다.
양자역학의 원리를 이용해 가능성의 공식을 계산, 분할 컴퓨팅 할 수 있어 놀라운 연산 속도를 보입니다.
일반적인 이진수 계산에 필요한 2진수 연산을 양자역학 상태에서 수행하기 때문에
지수 함수는 로그 함수보다 훨씬 더 빨리 증가하여 양자컴퓨터의 능력이 대규모 어려운 문제를 해결하기 위한 가능성이 높습니다.

양자 컴퓨팅은 광범위한 산업에 적용될 수 있습니다.
가장 대표적인 분야는 화학, 유기소재, 약학 분야입니다.
대량으로 혼합 목록에서 추출 또는 소수의 분자 합성을 예측하는 등의 어려운 문제 해결에 이용 가능합니다.
외부 간섭을 방지하여 안전하게 통신하는 양자통신,
긴 시간 동안 사라져야 하는 데이터의 안전한 보관을 위한 양자암호 등 통신과 보안 분야에서 활용이 기대됩니다.

더불어, 현재는 아직까지 양자컴퓨터의 발전이 제한적이라, 기존의 컴퓨터와 연계하여 연산 수행해 나갈 것입니다.
또한 양자컴퓨터를 제작하기 위해서는 매우 정교한 실험기술과 생산 능력이 필요하기 때문에,
서구 국가에서 상용화 시기를 먼저 예상하고 있습니다.
따라서, 국내에서는 아직 상용화 시기는 명확하지 않지만,
국내 연구자들이 세계적으로 주목받는 연구 성과를 내고 있어,
지속적인 투자와 연구를 통해 양자 컴퓨팅 산업에 참여해 나갈 것으로 예상됩니다.


우리나라에서는 언제쯤 양자컴퓨터를 만날 수 있을까요?
한국과학기술정보연구원(KISTI) 국가슈퍼컴퓨팅본부 계산과학응용센터장 최광남 박사는
“올해 안에 국내 기술로 만든 양자컴퓨터 시제품이 나올 예정”이라며
“내년부터는 기업체나 대학 등 민간 부문에서의 수요가 늘어날 것”이라고 말했습니다.
KISTI는 내년 상반기 중 자체 개발한 양자컴퓨터 시스템을 이용해 실제 실험 환경에서

양자컴퓨터 동작을 검증할 계획이며, 이를 토대로 이르면 2020년께 세계 최고 수준의 양자컴퓨터를

선보일 수 있을 것으로 전망했습니다.