황금색으로 빛나는 이 아름다운 물체는 무엇일까요? 샹들리에 같기도 하고, 멋진 미술 조형물처럼 보이기도 하지만 그렇게 간단한 것이 아닙니다. 아니, 오히려 세상에서 가장 복잡하고 정교한 물체라고 해도 틀린 말이 아닐 겁니다.

우리 미래를 송두리째 바꿔버릴 수도 있는 엄청난 가능성과 능력을 지닌 이 물체는 바로 ‘꿈의 컴퓨터’라 불리는 ‘양자컴퓨터’입니다.

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공학계의 슈퍼스타, 양자컴퓨터 ‘퀸텀’
6월 11일, 신라호텔에서 열린 ‘제2회 매경·IBM 씽크 서밋 코리아(Think Summit KOREA) 포럼’에서 양자컴퓨터가 한국에 첫발을 내디뎠습니다. 이번에 한국에 온 양자컴퓨터의 이름은 ‘IBM 퀸텀(모델명 Q)’입니다.

양자컴퓨터의 모습을 살펴보면 먼저 사람 키 만한 커다란 냉각 장치가 눈에 띄는데요. 물리학에서 말하는 온도의 최저점, ‘절대온도(-273.15도)'에 가까운 극저온에서만 작동하는 초전도 회로가 들어있습니다. 

또 대부분의 부품들은 전도율이 높은 순금으로 제작돼 샹들리에 모양의 층층 구조로 공중에 매달려 있습니다. 그래서 실제로 엔지니어들은 농담 삼아 양자컴퓨터를 ‘샹들리에’라 부르기도 한답니다.

전담 연구원들이 동행해 단 한 번 이동하는데 드는 비용이 수천만 원, 설치 시간만 꼬박 7~8시간이 걸리는 이 엄청난 슈퍼스타의 등장에 대한민국은 물론 전 세계 공학계가 들썩였는데요. 이름도 생소한 양자컴퓨터는 도대체 우리가 아는 컴퓨터와 무엇이 다른 걸까요?

양자컴퓨터, ‘회전하는 동전’을 읽는다!
기존 컴퓨터는 0과 1, 두 숫자의 조합으로 모든 것을 표현하고 처리합니다. 동전으로 치면 앞면이냐, 뒷면이냐를 인식하는 셈이죠. 하지만 이 방식으로는 컴퓨터의 용량을 늘리는 데 한계가 있었습니다.

따라서 이런 기존 컴퓨터의 한계를 넘어서기 위해 ‘양자역학’이라는 분야가 새롭게 도입되며 ‘양자컴퓨터’가 탄생했습니다. 양자컴퓨터는 0과 1이라는 2개의 상태를 동시에 가질 수 있습니다. 이는 동전이 계속 회전하고 있는 상태와 비슷합니다. 동전이 회전하는 것처럼 중첩, 얽힘 현상이 발생하기 때문에 0과 1을 동시에 가질 수 있는 것이죠.

슈퍼컴퓨터도 가뿐히 넘어서는 ‘차원이 다른’ 컴퓨터!
양자컴퓨터는 우리의 상상을 뛰어넘을 만큼 엄청난 성능을 지니고 있습니다. 슈퍼컴퓨터조차 양자컴퓨터 앞에서는 말 그대로 ‘똥컴’에 불과합니다. 양자컴퓨터는 슈퍼컴퓨터가 푸는 데 10억 년이 걸리는 소인수분해 문제를 단 100초 만에 풀 수 있습니다.

또 슈퍼컴퓨터로 수십 년을 풀어야 하는 250자리 암호체계를 푸는 데도 단 몇 분이면 됩니다. 그야말로 차원이 다른 ‘꿈의 컴퓨터’인 셈이죠.

자연의 모든 비밀이 풀린다! ‘양자의 세계’
아직 양자컴퓨터로 무엇을 할 수 있을지 모르겠다고요? 그렇다면 올해 최고의 화제작이었던 영화 ‘어벤져스-엔드게임’을 떠올려 보세요! 이 영화에서 앤트맨과 함께 문제 해결의 열쇠로 등장한 양자물리학은 쉽게 말해 아주 작거나, 아주 멀리 떨어져 있거나, 아주 온도가 낮은 것을 연구하는 학문입니다.

예를 들어 커피를 마시면 카페인 때문에 밤에 잠이 안 온다는 것은 누구나 알고 있습니다. 하지만 카페인을 섭취하면 잠이 오지 않는 이유에 대해서는 명확히 설명할 수 없습니다. 왜냐면 카페인 분자를 둘러싼 원자 안에 어떤 성분이 있는지 정확히 알 수 없기 때문이죠.

그러나 전문가들은 양자컴퓨터 시대가 열리면 베일에 싸여 있던 이 같은 자연 현상에 대해 낱낱이 밝혀낼 수 있을 것이고, 지금까지 이해할 수 없었던 만물의 모든 것들을 이해할 수 있게 될 것이라고 내다보고 있습니다.

전 세계를 설레게 한 ‘퀸텀’ 한국 상륙하다!
현재 전 세계 정부와 기업들은 양자컴퓨터 개발에 선두를 달리기 위해 총력을 기울이고 있습니다. 그 치열한 경쟁 가운데, 작년 미국 라스베이거스에서 처음 베일을 벗은 ‘퀸텀’은 지난 1월 세계 최대 가전전시회 CES에서 공개되며 최고 스타로 떠올랐는데요.

현재 6개 대륙 12개 IBM연구소 가운데 총 4곳의 IBM 연구소 내에 IBM Q 컴퓨테이션 센터(IBM Q 도쿄, IBM Q 멜버른, IBM Q 테네리페, IBM Q 요크타운)가 실제로 운영 중이고, 세계 곳곳에서 전시 요청이 쇄도하고 있습니다.

퀸텀을 개발한 IBM 관계자는 “양자컴퓨팅 기술이 인공지능 산업은 물론 전 지구의 경제, 사회 인프라 전반을 바꿀 것으로 보고 일찍부터 퀸텀 개발에 매진해 왔다.”고 밝혔습니다. 또한, “수십 년에 걸친 기술력의 총체를 한국 비즈니스 리더들에게 공개할 수 있어 기쁘다.”고 전했습니다.

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*사진 설명: IBM Think 2018에 전시된 양자컴퓨터[사진 출처=nqit.ox.ac.uk]
*에듀진 기사 원문: http://www.edujin.co.kr/news/articleView.html?idxno=31458