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커피마시는오리451
양자 컴퓨터가 뭔가요, 기존 컴퓨터랑 차이는?
양자컴퓨터 자체 개발을 위해 연구센터가 대덕연개발특구에 들어섰다고 하던데.
양자컴퓨터는 어떤 컴퓨터인가요.
뭔가 미래형 느낌이 확 드는데.
기존 컴퓨터랑 뭐가 다른가요.
기존 컴퓨터를 대체 가능한가요.
언제쯤 상용화가 되나요?
3개의 답변이 있어요!
말씀하신 대덕연구개발특구의 양자 관련 시설처럼, 요즘 국내외에서 양자컴퓨터 투자 소식이 부쩍 늘었죠. 왜 이렇게 난리인지, 그리고 기대만큼 가까운 이야기인지 정리해 드릴게요.
1. 무엇이 다른가 — 비트와 큐비트
지금 쓰시는 컴퓨터는 0 아니면 1인 비트로 계산합니다. 스위치가 켜졌거나 꺼졌거나 둘 중 하나예요.
양자컴퓨터의 큐비트는 0과 1의 상태가 겹쳐 있는 중첩 상태를 가질 수 있습니다. 그리고 여러 큐비트가 얽힘으로 묶이면, 하나를 건드릴 때 나머지가 함께 반응합니다.
그래서 큐비트가 n개면 2의 n승 가지 경우를 한꺼번에 다룰 수 있습니다. 큐비트 300개면 우주의 원자 수보다 많은 경우의 수가 됩니다.
2. 오해 하나는 짚고 가야 합니다
흔히 모든 계산을 동시에 해서 무조건 빠르다고 설명하는데, 정확하지 않습니다. 계산 결과를 읽는 순간 중첩은 무너지고 값 하나만 튀어나옵니다.
양자컴퓨터의 진짜 기술은 정답에 해당하는 경우의 확률만 커지도록 파동을 서로 간섭시키는 알고리즘을 짜는 데 있습니다. 그런 알고리즘이 존재하는 문제에서만 빨라집니다.
3. 그래서 뭘 잘하나
· 소인수분해 (쇼어 알고리즘) — 현재 인터넷 보안의 뼈대인 RSA 암호를 무력화할 수 있습니다. 각국이 서둘러 투자하는 진짜 이유가 여기 있습니다.
· 분자와 재료 시뮬레이션 — 신약 후보 물질, 배터리 전해질, 촉매 설계. 자연이 원래 양자적으로 움직이니 양자컴퓨터가 잘 맞습니다.
· 최적화 문제 — 물류 경로, 포트폴리오 구성 등.
· 특정 조건의 검색 (그로버 알고리즘).
4. 반대로 못하는 것
한글 문서 작성, 게임, 영상 편집, 웹서핑 같은 일상 작업은 양자컴퓨터가 훨씬 느립니다. 애초에 그런 용도로 만들어진 물건이 아닙니다.
기존 컴퓨터를 대체하느냐는 질문에는 아니오가 정답입니다. 그래픽 작업을 GPU에 맡기듯, 특정 문제만 떼어 맡기는 보조 장치에 가깝습니다. 실제 운용도 일반 서버가 문제를 잘라 양자칩에 던지고 결과를 받는 방식입니다.
5. 지금 수준은 어디쯤인가
가장 큰 벽은 오류입니다. 큐비트는 미세한 진동과 열, 전자기 잡음에도 상태가 무너집니다. 그래서 절대영도에 가까운 극저온 냉동기 안에 넣고 돌리는 겁니다.
현재는 오류를 안고 돌리는 단계이고, 쓸모 있는 계산을 하려면 오류 정정이 필요합니다. 문제는 논리적으로 쓸 수 있는 큐비트 1개를 만들려면 물리 큐비트가 수백에서 수천 개 필요하다는 점입니다.
최근 몇 년 사이 오류 정정에서 의미 있는 진전이 나오고 있지만, 산업에서 실제 이득을 보는 규모까지는 아직 거리가 있습니다.
6. 언제 상용화되나
· 이미 상용화된 부분 : 클라우드로 양자 하드웨어를 빌려 쓰는 서비스는 벌써 있습니다. 연구 목적이라면 오늘도 접속해서 돌려볼 수 있어요.
· 특정 분야에서 기존 컴퓨터보다 확실히 이득을 보는 시점 : 대체로 2030년 안팎을 봅니다.
· 암호를 실제로 깰 수 있는 대규모 기계 : 2035년 이후로 보는 시각이 많고, 편차가 큽니다.
· 개인이 집에 두는 양자컴퓨터 : 사실상 오지 않습니다. 극저온 장비가 필요하고, 개인 용도로는 이점이 없습니다.
7. 그래도 지금 당장 영향을 받는 것
암호 분야는 이미 대응이 시작됐습니다. 지금 오가는 암호화된 데이터를 저장해 두었다가 나중에 양자컴퓨터로 푸는 방식이 가능하기 때문입니다. 그래서 미국 표준기술연구소가 양자내성암호 표준을 이미 확정했고, 각국 기관과 기업이 순차적으로 교체 중입니다. 대덕에 연구 인프라가 들어서는 것도 이런 흐름의 일부로 보시면 됩니다.
한 줄로 요약하면, 양자컴퓨터는 더 빠른 컴퓨터가 아니라 다른 방식으로 푸는 컴퓨터입니다. 기존 컴퓨터를 대체하는 게 아니라, 기존 컴퓨터가 손도 못 대던 몇몇 문제를 맡는 특수 장비라고 이해하시면 가장 정확합니다.
채택된 답변양자컴퓨터는 큐빗 이라는 단위를 이용해서 계산을 하는
기존의 컴퓨터와는 완전히 다른 컴퓨터입니다
RSA 암호 해독 같은 특정한 수학 계산을 기존 컴퓨터보다 수만배 이상 빨리 할 수 있는 알고리즘이 존재한다는 것이 수학적으로 증명되어 있습니다
많은 분들이 오해하듯 모든 계산이 기존 컴퓨터보다 더 빠른것은 아닙니다
양자 컴퓨터는 물리학의 양자역학(Quantum Mechanics) 원리를 활용해 데이터를 처리하는 차세대 컴퓨터입니다.
기존 컴퓨터가 해결하는 데 수백 년 이상 걸리는 복잡한 계산을 수 초~수 분 만에 풀어낼 수 있는 엄청난 연산 능력을 가지고 있습니다.