양자컴퓨터와 미래의 변화

양자컴퓨터란 무엇인가? 그리고 양자컴퓨터가 가져올 변화화 미래는 어떤 모습일까. 2019년 IBM이 상용화 목적으로 출시된 첫 양자컴퓨터 IBM Q System One를 공개하며 주목받았다. 제2의 핵 개발 전쟁이라고 까지 일컫는 양자컴퓨터에 대해 이해해보자

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양자컴퓨터란

양자얽힘, 중첩, 텔레포테이션 등의 효과를 이용해 계산하는 컴퓨터를 말한다. 기존 컴퓨터가 0과 1만 구분할 수 있는 반면, 양자 컴퓨터는 0과 1을 동시에 공존시킬 수 있다. 이론적으로 현존 최고의 슈퍼 컴퓨터가 수백 년이 걸려도 풀기 힘든 문제도 단 몇 초 이내의 어마어마한 속도로 빠르게 풀 수 있을 것으로 전망되고 있다.

최근 구글이 발표한 논문에 따르면 현존 최고 성능 슈퍼컴퓨터로 1만 년 걸릴 연산을 구글의 양자컴퓨터로 200초 만에 끝냈다. 양자컴퓨터의 하드웨어적 소프트웨어적 원리나 알고리즘 구조 등을 읽으며 이해가 가는 듯하지만, 이해가 가질 않는다. 당연하게도 양자컴퓨터를 이해하려면 양자역학 강의를 들어야 이해를 할 수 있을 테니 말이다.

양자컴퓨터의 현재

남녀노소를 불문하고 지구인 대부분은 자의적 또는 타의적으로 컴퓨터를 사용한다. 컴퓨터가 없이는 돌아가지 않는 세상이다. 그렇다면 모두가 컴퓨터의 구조와 원리를 이해하며 사용할까? 전혀 그렇지 않을것이다. 컴퓨터 개발자 외의 대부분의 사용자는 그냥 좀 더 빠른 좀 더 다양한 작업이 가능한 컴퓨터를 찾아 사용할 뿐이다. 

현재 수준에서는 양자 컴퓨터가 실용화된다고 하더라도 단순한 수학적 계산에만 활용되는 수준이며, 사용자 입장에서는 게임은커녕 워드프로세서도 사용할 수 없는 수준이다. 양자컴퓨터만 사용하는 시대가 온다는 것은 아직까지는 가능성이 매우 낮다. 양자컴퓨터만으로 현재 컴퓨터의 모든 기능을 대체한다는 것은 에뮬레이터, 가상 머신을 구동하는 것과 같은 매우 낮은 효율을 보여주게 된다. 결국 이와 같은 문제를 해결하기 위해서는 양자 컴퓨터와 기존의 컴퓨터가 서로 상호 보완해주는 시대가 올 가능성이 높다고 할 수 있다.

양자컴퓨터의 미래

시장조사 전문기관 가트너(Gartner)는 “5년, 10년 내로 양자컴퓨터가 상용화할 것”이라고 내다봤다. 양자컴퓨터가 가져올 AI 기술 발전은 상상을 초월할 것이다. 양자컴퓨터와 AI가 만났을 때 어떤 일이 벌어질지는 현재로서는 예측하기 어렵다. 인류가 통제할 수 없을 정도의 사고 능력을 가진 AI가 등장할 수도 있다. 양자컴퓨터는 비트코인 데이터의 무결성(데이터의 정확성과 일관성을 유지하고, 결손과 부정합이 없음을 보증하는 것)도 위협한다. 블록체인의 무결성을 견고하게 하는 암호화 알고리즘을 공격하려면 이론적으로 2의 130승만큼의 연산이 필요하다. 현재 컴퓨팅 파워로는 천문학적 시간이 소요된다. 필자가 개산 해본 결과 2조 5000억 시간이 걸린다. 그런데 양자컴퓨터는 수분 만에 블록체인 내에 저장된 정보를 위조할 수 있다. 이와 같은 이유로 양자컴퓨터 개발을 제2차 세계대전 때의 핵무기 개발 경쟁에 빗댄다. 양자컴퓨터가 기존 암호체계를 무력화할 수 있기 때문이다. 허드슨연구소는 미국과 중국을 중심으로 양자컴퓨터 기술이 발전할 것으로 예상하고 있다. 기존의 정보통신기술(ICT) 체계를 송두리째 바꾸는 혁신형 기술이므로 국가의 산업 경쟁력과 밀접하다. 또한 사이버 전쟁, 즉 국가 안보에도 중요하다. 이더 왕이 뽑은 전설의 검 엑스칼리버가 모두를 파괴할 수도 있는 흑화 된 양날의 검이 될 수도 있다.