미래에는 모든 사람들이 양자컴퓨터를 사용하게 된다

미래에는 모든 사람들이 양자컴퓨터를 사용하게 된다. 조만간 사람들은 집에서 양자컴퓨터를 이용하여 게임을 즐길 수 있게 되며 암호화 분야와 화학분야 등 우리가 아직 상상할 수 없는 새로운 애플리케이션의 길을 열어준다

블록체인AI뉴스 2019.04.16 박영숙(세계미래보고서2019 저자)

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Image Credit: Craig Raymond / Shutterstock.com

 

한때는 컴퓨터가 첨단 기술로 간주되어 과학자와 숙련된 전문가들만이 컴퓨터를 이용할 수 있었다. 그러나 1970년대 후반에 큰 변화가 있었다. 기계가 더 작아지고 더 강력해진 것만은 아니다. 물론 작아지고 강력해졌지만 더 큰 변화는 누가 어디에서 컴퓨터를 사용하는가에 대한 것이었다. 사람들 모두 자신의 집에서 컴퓨터를 사용할 수 있게 된 것이다.

 

오늘날 양자컴퓨터는 아직 초기 단계이다. 양자컴퓨팅은 20세기 물리학의 정수를 집약한 것이다. 미국에서 구글과 IBM, 나사는 최초의 양자컴퓨터를 구축하기 위해 실험을 거듭하고 있다. 중국 또한 양자컴퓨터 기술에 집중적으로 투자하고 있다.

 

올해 3월에 발간된 모든 사람을 위한 양자컴퓨팅(Quantum Computing for Everyone)이라는 책에서 양자컴퓨팅에도 컴퓨터와 비슷한 변화가 있을 것이라고 말했다. 사람들은 집에서 양자컴퓨터를 이용하여 게임을 즐길 수 있다. 이러한 변화는 사람들이 생각하는 것보다 훨씬 더 빨리 일어난다.

 

PC의 부상

 

최초의 현대적 컴퓨터는 1950년대에 등장했다. 거대한 기계를 가지고 있었고 오늘날의 기준으로 보면 때로 신뢰할 수 없고 특별히 강력하지도 않았다. 초기의 컴퓨터들은 최초의 수소폭탄 개발과 같은 거대한 문제를 해결하기 위해 설계되었다. 컴퓨터는 그러한 용도에 적합하고 많은 사람들은 컴퓨터를 필요로 하지 않을 것이라는 것이 사람들의 생각이었다. 물론 이는 완전히 잘못된 생각이었다.

 

베이직 언어 프로그래밍

 

1964년 토머스 커츠(Thomas Kurtz)와 존 케메니(John Kemeny)는 베이직(BASIC) 언어를 만들었다. 두 사람의 목표는 배우기 쉽고 누구나 프로그래밍을 할 수 있는 간단한 프로그래밍 언어를 만드는 것이었다. 그 결과 고도로 숙련된 과학자들만이 프로그래밍 할 수 있는 시대를 넘어서게 되었다. 이제 누구나 원하면 프로그램을 배울 수 있다. 1970년대 후반에 최초의 가정용 컴퓨터가 등장하면서 이러한 변화는 지속되었다. 애호가들은 이제 컴퓨터를 사서 집에서 프로그래밍 할 수 있게 되었다. 최초의 컴퓨터들은 그다지 강력한 기능을 가지고 있지 않았고 할 수 있는 일에도 제한이 있었지만 많은 열정적인 반응을 얻었다.

 

사람들은 컴퓨터를 가지고 놀게 되면서 더 강력한 기능과 컴퓨팅 능력을 원하게 되었다. 마이크로소프트와 애플의 설립자들은 가정용 컴퓨터의 밝은 미래를 예측했다. 이제 거의 모든 미국인들이 노트북, 태블릿, 스마트폰을 가지고 있다. 사람들은 많은 시간을 소셜미디어, 전자상거래, 인터넷 검색에 사용하고 있다.

 

1950년대에는 이러한 활동이 존재하지 않았다. 당시에는 아무도 컴퓨터가 필요하거나 원한다는 것을 알지 못했다. 새로운 도구인 컴퓨터를 이용할 수 있게 되면서 발전이 이루어진 것이다.

 

양자컴퓨터 시대

 

컴퓨터는 디지털 개념으로 시작된다. 정보를 ‘00110010’처럼 이진법으로 처리하며 0 또는 1을 기본 단위 비트(Bit’라고 부른다. 컴퓨터는 비트 정보를 계산할 때 각각 한 번에 하나씩 계산하게 된다. 예를 들어 3비트 정보를 처리하려면 ‘000’ ‘001’ ‘010’ ‘011’ ‘100’ ‘101’ ‘110’ ‘111’을 반복 계산하며 정보 처리 횟수는 총 8회가 된다. 비트량이 늘어날수록 정보처리 횟수가 늘어나고 계산에 시간이 걸린다.

 

양자 컴퓨터는 양자 역학 현상을 이용하여 정보 처리속도를 비약적으로 향상할 수 있다. 대표적 양자 역학 현상은 중첩과 얽힘이다. 중첩은 0과 1이 따로 있지 않고 겹쳐 있다는 의미이다. 한 정보 저장 장소에 0과 1이 동시에 존재하고 여러 비트를 중첩시켜 한 번에 읽고 처리할 수 있기 때문에 정보처리 속도가 매우 빨라진다. 기존 컴퓨터의 정보 기본 단위가 비트라면 양자 컴퓨터는 이러한 중첩 상태를 기본 단위로 해 큐비트(Qubit·Quantum bit)라고 한다.

 

양자 역학을 이해하기 위한 수학은 매우 난해하지만 양자컴퓨터를 설계하고 구축하는데 필수적이다. 그러나 양자 계산을 이해하고 양자 회로를 설계하는 데 필요한 수학은 상대적으로 적다. 고등학고 수준의 대수학 정도만이 필요하다. 양자역학의 범위는 무척이나 이해하기 어려운 분야이지만 양자 컴퓨터는 이론상 현재 우리가 사용하고 있는 컴퓨터의 수백, 수천 배에 이르는 컴퓨터 성능을 구현해 낸다.

 

양자컴퓨팅과 사람들

 

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