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양자컴퓨터의 탄생의 모든것

일반컴퓨터의 성능과는 비교도 안 되는 속도로 문제를 처리할 수 있다고 알려진 양자컴퓨터에 대해 알아보겠습니다. 이 분야는 실제 할 수 있는 것인지 논의가 많았을 정도로 완벽하게 구현해 내기 쉽지 않습니다. 세계각국이 약 20년 정도 연구 중이지만 아직 상용화되지 않았을 만큼 힘든 작업입니다. 이론적으로 인간이 1만 년에 걸쳐 풀어야 하는 문제를 몇 분이면 해결할 정도로 상상이상의 빠른 연산능력을 자랑합니다. 그만큼 인류에 높은 발전을 기여할 꿈의 영역이라고 알려져 있습니다. 그럼 양자컴퓨터는 어떤 점이 다른지 비교해 보도록 하겠습니다.

일반컴퓨터와 양자컴퓨터의 처리와 저장

우선 일반컴퓨터의 저장단위는 비트입니다. 1과 0으로 이루어져 있는 최소 단위입니다. 이 비트가 1000개가 모여 바이트가 되고 또 바이트 1000개가 모여 메가바이트가 되는 것입니다. 결과를 도출해 내는 방법은 2가지입니다. 바로 '예'와 '아니요'입니다. 이해가 갈 수 있도록 예시를 들어볼게요. TV를 킨다는 '예', TV를 켜지 않는다는 '아니요'로 나눌 수 있습니다. 이런 방식으로 비트는 연산을 처리합니다. 그러고 온도에 민감하지 않습니다. 추운 겨울이든 뜨거운 여름이든 평상시 일반적으로 사용하기에 불편함을 가지고 있지 않기 때문에 효율적입니다. 그렇다면 현재에도 연구개발 중인 양자컴퓨터의 저장장치는 무엇일까요? 바로 큐비트입니다. 일반 비트와는 다르게 1과 0으로 끝나는 것이 아닌 이 둘을 동시에 가지고 연산되는 방식입니다. 예를 들어 질문을 한다면 그 질문에 대한 모든 경우의 수를 파악한 뒤 최적을 우리에게 도출할 수 있는 방법을 취합니다. 그러나 이런 수많은 연산을 아주 빠른 시간 내에 구현하게 된다면 장치에 열이 크게 높아질 것입니다. 이렇게 열을 받게 되면 결과에 오류가 생길 수 있는 확률이 높아집니다. 그렇기 때문에 현재까지 구현되어 있는 양자컴퓨터는 영하의 온도를 일정하게 유지해야 사용할 수 있습니다.

슈퍼를 넘어 차세대컴퓨터의 탄생

일반적인 간단한 연산 사용에는 양자컴퓨터가 오히려 효율이 떨어질 수도 있다고 합니다. 예를 들어 제주도 생수를 마시고 싶으면 편의점에 가면 그만인데, 제주도까지 가서 담아 오는 일까지 하게 되면 효율이 일정 부분 떨어지기 때문입니다. 그렇다면 필요한 분야는 어디일까요 필요한 분야로는 과학, 우주, 의학에 걸쳐 다양할 것으로 예상됩니다. 특히 의학적으로 진보하게 된다면 많은 사람이 건강을 되찾을 수도 있을 것으로 예상되는 기대되는 부분입니다. 그렇다면 과거부터 현재까지 개발 진행사항으로는, 2007년 캐나다의 한 기업에서 1000개 큐비트의 제품을 내놓아 화제가 된 적이 있습니다. 1천 개는 정말 획기적인 수준이었으나 의구점들이 많이 있었다고 합니다. 그리고 이후에 구글과 IBM이 양대산맥을 이루며 이 영역의 연구를 추진했습니다. 그리고 2019년 IBM은 50개의 큐비트 컴퓨터의 개발을 발표했으며, 같은 해 구글은 53개의 큐비트 컴퓨터 개발을 성공시켰다는 논문이 발표됩니다. 구글의 양자컴퓨터는 약 영하 20도를 유지한 상태로 초전도체를 이용했다고 발표되었습니다. 이렇듯 꿈의 영역이라 생각되었던 양자의 시대가 우리 눈앞에 다가온 시점이라 할 수 있습니다. 벌써 약 4년이 지났으니 지금은 더욱 발전되었을 것으로 예상됩니다.

한편으로는 이를 통한 부작용을 우려하고 있는 시각도 존재합니다. 상상할 수 없을 정도로 빠르게 연산하기 때문에 취약점을 파악하기가 쉽기 때문입니다. 지금도 여러 방법으로 기업체에서 보안의 방식을 취하고 있지만, 사이버상으로  피해를 입은 상황이 지속적으로 이슈가 되고 있습니다. 이 장치가 도입된다면 현재보다도 월등히 뛰어난 보안 방식을 취해야 할 것으로 예상되지만 시스템 도입 후 초반의 기간에는 여러 가지 예상하지 못한 일이 벌어질 것으로 예상하고 있습니다. 이렇듯 미래의 기술이 도입되어 탁월한 능력을 선보이게 되겠지만, 그만큼 안전상의 고민이 되는 부분이기도 합니다. 인간에게 유익한 상황으로 발전되기를 바라며 여기에서 마치도록 하겠습니다.