기본
세상에서 가장 빠른 양자컴에도 약점은 있죠 [Science]
황태자의 사색
2022. 5. 3. 11:30
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양자 컴퓨터는 향후 보안·산업·의료 등 분야에서 판을 뒤집을 미래 기술로 주목받고 있다. 여러 가지가 중첩된 상태에서 계산할 수 있어 0과 1의 2진수 '비트(bit)'로만 계산 가능한 기존 컴퓨터와 다른 구조를 가지기 때문이다. 연산의 개념이 다른 만큼 컴퓨터를 구동하는 알고리즘도 기존 컴퓨터와 완전히 다르다.
가령 서울부터 부산까지 가는 시간을 알고 싶다면 일반적인 컴퓨터는 각 경로를 각각 계산한 뒤 가장 빠른 값을 찾는다. 그러나 양자 컴퓨터는 여러 경로를 동시에 계산한 뒤 가장 빠른 길을 찾아낸다. 범용성은 떨어질 수 있지만 특정 분야에서는 일반적인 컴퓨터와 비교할 수 없는 속도로 결과를 내놓는 셈이다. 구글은 2019년 초전도 방식의 54큐비트 양자 컴퓨터 '시커모어'를 통해 슈퍼컴퓨터가 1만년 동안 수행해야 하는 연산을 200초 만에 해결했다는 내용의 논문을 발표했다. 이 같은 연산 속도를 가졌는데도 양자 컴퓨터가 아직 사용 가능한 수준까지 개발되지 않은 이유는 무엇일까. 김재완 고등과학원 부원장은 "양자 컴퓨터의 연산 방식은 오류가 생겼을 때 수정하기가 매우 어렵다"며 "오류 수정의 문제 때문에 양자 컴퓨터가 실제로 가동되는 것은 불가능하다는 의견도 있다"고 말했다.
오류 수정이 어려운 것은 '양자 중첩' 상태에서 계산이 이뤄지기 때문이다. 양자 컴퓨터가 중첩 상태에서 진행 중인 연산을 외부에서 알 수 있는 방법이 없다. 계산 도중에 외부와 상호 작용이 생기면 중첩 상태가 깨지기 때문이다. 오류가 발생하면 잘못된 결과가 나온다. 반면 일반적인 컴퓨터는 검증이 훨씬 쉽다. 이순칠 KAIST 물리학과 교수는 "고전적인 컴퓨터에서는 8비트 정보를 교류할 때 데이터에 7비트, 교정에 1비트를 쓴다"며 "양자 컴퓨터에선 1큐비트를 99% 확률로 교정하기 위해 4큐비트가 더 있어야 한다"고 설명했다. 이어 그는 "계산이 어떻게 이뤄지고 있는지 중간에 들여다보지 못하는 와중에 오류를 찾아야 한다"며 "데이터를 읽지 않고 오류를 찾으려면 많은 큐비트가 필요하고 처리 속도가 느려진다"고 전했다.
[정희영 기자]
가령 서울부터 부산까지 가는 시간을 알고 싶다면 일반적인 컴퓨터는 각 경로를 각각 계산한 뒤 가장 빠른 값을 찾는다. 그러나 양자 컴퓨터는 여러 경로를 동시에 계산한 뒤 가장 빠른 길을 찾아낸다. 범용성은 떨어질 수 있지만 특정 분야에서는 일반적인 컴퓨터와 비교할 수 없는 속도로 결과를 내놓는 셈이다. 구글은 2019년 초전도 방식의 54큐비트 양자 컴퓨터 '시커모어'를 통해 슈퍼컴퓨터가 1만년 동안 수행해야 하는 연산을 200초 만에 해결했다는 내용의 논문을 발표했다. 이 같은 연산 속도를 가졌는데도 양자 컴퓨터가 아직 사용 가능한 수준까지 개발되지 않은 이유는 무엇일까. 김재완 고등과학원 부원장은 "양자 컴퓨터의 연산 방식은 오류가 생겼을 때 수정하기가 매우 어렵다"며 "오류 수정의 문제 때문에 양자 컴퓨터가 실제로 가동되는 것은 불가능하다는 의견도 있다"고 말했다.
오류 수정이 어려운 것은 '양자 중첩' 상태에서 계산이 이뤄지기 때문이다. 양자 컴퓨터가 중첩 상태에서 진행 중인 연산을 외부에서 알 수 있는 방법이 없다. 계산 도중에 외부와 상호 작용이 생기면 중첩 상태가 깨지기 때문이다. 오류가 발생하면 잘못된 결과가 나온다. 반면 일반적인 컴퓨터는 검증이 훨씬 쉽다. 이순칠 KAIST 물리학과 교수는 "고전적인 컴퓨터에서는 8비트 정보를 교류할 때 데이터에 7비트, 교정에 1비트를 쓴다"며 "양자 컴퓨터에선 1큐비트를 99% 확률로 교정하기 위해 4큐비트가 더 있어야 한다"고 설명했다. 이어 그는 "계산이 어떻게 이뤄지고 있는지 중간에 들여다보지 못하는 와중에 오류를 찾아야 한다"며 "데이터를 읽지 않고 오류를 찾으려면 많은 큐비트가 필요하고 처리 속도가 느려진다"고 전했다.
[정희영 기자]