2018.07.16

2018 양자 컴퓨팅의 현황과 기업의 현재 상황

James A. Martin | Network World

양자 컴퓨팅(Quantum Computing)에 대해 가장 먼저 알아야 할 점은 양자 컴퓨팅이 전통적인 또는 ‘일반적인’ 컴퓨팅을 대체하지 않는다는 것이다. 두 번째는 양자 컴퓨팅은 아직 초기 기술이며 본격적인 궤도에 오르기까지 아직 몇 년은 더 걸릴 수 있다는 점이다.

세 번째 알아야 할 점은? 바로 지금부터 양자 컴퓨터로부터 데이터를 보호해야 한다는 것이다.

양자 컴퓨팅에 대해 알아야 할 사항을 개략적으로 정리하면 다음과 같다.



양자 컴퓨팅이란
우리가 수십 년 동안 사용해온 일반적인 컴퓨터는 2진수 비트 배열을 사용한다. 각 비트는 항상 두 가지 확정적 상태인 0 또는 1 중 하나이며, 0과 1은 온/오프 스위치로 작용해서 컴퓨터 기능을 수행한다. 반면 양자 컴퓨터는 양자 비트, 즉 큐비트를 사용한다. 각 큐비트는 0과 1을 동시에 나타낼 수 있다. 따라서 양자 컴퓨터는 일반적인 컴퓨터에 비해 훨씬 더 많은 정보를 저장할 수 있으며, 방대한 양의 계산을 병렬로 몇 초 만에 처리할 수 있는 잠재력을 지녔다. 가장 빠른 기존 컴퓨터보다 훨씬 더 빠른 속도다.

양자 컴퓨팅 용어
양자 컴퓨팅 용어 몇 가지를 간단히 정리하면 다음과 같다.

양자역학 : 양자 물리학이라고도 하며, 원자와 아원자 입자 관점에서 자연을 설명하는 물리학 이론이다. 양자 컴퓨터는 중첩, 얽힘과 같은 양자역학 현상을 기반으로 한다.

중첩(Superposition) : 큐비트는 중첩이라는 양자역학 원리를 통해 한 번에 두 가지 이상이 될 수 있다. 가트너 데이터 센터및 클라우드 인프라 리서치 담당 부사장 매튜 브리스는 중첩은 양자 컴퓨터에 속도, 병렬성을 부여하며 동시에 수백만 개의 계산을 실행할 수 있도록 한다고 말했다.

다르게 표현해 보자. 기존 컴퓨터 비트에서 고양이는 죽거나 살아 있거나 둘 중 하나다. 양자 컴퓨터 큐비트에서 고양이는 중첩 덕분에 죽은 동시에 살아 있을 수 있다. (이 고양이 비유는 많은 사람들이 양자 컴퓨팅을 설명할 때 사용한다. 그 기원은 1935년 오스트리아 물리학자 슈뢰딩거의 고양이 사고 실험이다.)

얽힘(Entanglement): 얽힘은 큐비트가 다른 큐비트와 연결되어 한 큐비트의 상태가 다른 큐비트의 상태에 의존할 수 있는 경우를 말한다. 얽힘과 중첩이 결합되면 양자 컴퓨터는 방대한 수의 가능한 결과를 동시에 처리할 능력을 지니게 된다.

결론적으로 브리스는 “양자 컴퓨팅을 통해 엄청난 규모의 병렬 시스템에서 과거에는 하지 못했던 것을 할 수 있게 된다”고 말했다.

양자 컴퓨팅의 기원
2차 세계대전 중 핵폭탄 개발에 기여하기도 한 물리학자 리차드 파인만이 1959년 강의 중 양자 컴퓨팅의 가능성을 언급했다. 파인만과 폴 베니오프를 비롯한 학자들의 연구에 힘입어 1980년대 초반부터 양자 컴퓨팅의 개념이 본격적으로 논의되기 시작했다.

IBM의 양자 컴퓨팅 CTO 밥 위스니프는 “1980년대 초반에 이르러 일반적인 컴퓨팅 외에 양자역학의 규칙을 사용해 계산을 할 수 있다는 사실이 명확해졌다. 문제는 양자역학 기반의 컴퓨터가 있다면 어떤 종류의 계산을 더 쉽고 빠르게 할 수 있느냐였다. IBM은 그 질문에 대한 답을 찾고자 양자 컴퓨팅 연구를 시작했다”고 말했다.

지금 양자 컴퓨팅에 대해 이야기하는 이유
물론 양자 컴퓨팅은 아직 유아기다. 브리스에 따르면 양자 컴퓨팅 프로젝트를 위한 예산을 편성하는 조직은 전체의 1%에 불과하다. 그러나 이 수치는 2023년까지 20%로 증가할 전망이다.

그렇다면 양자 컴퓨팅이 지금 레이더 화면에서 요란하게 깜박이는 이유는 무엇일까?

IDC의 전세계 인프라 컴퓨팅 플랫폼 부문 프로그램 부사장인 아시시 내드카니는 “기존 컴퓨터로 할 수 있는 일의 한계에 도달하고 있다. 전부는 아니더라도 많은 전문가들이 무어의 법칙이 끝나거나 최소한 진행 속도가 극히 느려질 것으로 예상한다. 이와 동시에 구글을 비롯한 점점 더 많은 기업에서 끊임없이 더 높은 계산 성능을 필요로 하고 있다”고 설명했다. 양자 컴퓨팅에 대한 관심이 증가하는 이유다.

양자 컴퓨팅 응용 분야
현재 양자 컴퓨터는 한정된 비즈니스 애플리케이션과 특정 양자 알고리즘만 실행할 수 있다. 일각에서는 양자 컴퓨터가 앞으로도 범용보다는 특수 용도로 제한될 것으로 예상한다. 또한 현업 전문가 대부분은 양자 컴퓨터가 기존 컴퓨터를 대체하기보다는 통합 및 연계 운용될 것으로 전망한다.

이를 감안하면 양자 컴퓨터는 몇 초 이내에 방대한 양의 데이터를 처리해야 하는 상황에서 사용될 가능성이 가장 높다. 내드카니는 “특히 금융 서비스 기업은 거래와 관련된 데이터의 양이 많고 결과를 몇 초 이내에 시뮬레이션하고자 하므로 양자 컴퓨팅으로 혜택을 얻을 가능성이 높다”고 말했다.

그 외에 약물 및 생명공학 연구, 유전자 조작과 시뮬레이션, 양자 화학, 인공 지능, 트래픽 패턴 분석, 기상 예측 및 암호학 분야가 양자 컴퓨팅의 유력한 응용 분야로 꼽힌다. 브리스는 “양자 컴퓨터는 특히 배송 물류와 같은 대규모 최적화 문제 해결에 유용할 것”이라고 말했다.

양자 컴퓨팅과 IBM
IBM은 초기 양자 컴퓨팅 분야를 개척 중인 전통적인 컴퓨팅 대기업 중 하나다. IBM은 양자 컴퓨팅 분야를 형성하는 데 기여했으며, 수십년 전부터 양자 컴퓨팅을 중요한 연구 영역으로 두고 있다.



2018.07.16

2018 양자 컴퓨팅의 현황과 기업의 현재 상황

James A. Martin | Network World

양자 컴퓨팅(Quantum Computing)에 대해 가장 먼저 알아야 할 점은 양자 컴퓨팅이 전통적인 또는 ‘일반적인’ 컴퓨팅을 대체하지 않는다는 것이다. 두 번째는 양자 컴퓨팅은 아직 초기 기술이며 본격적인 궤도에 오르기까지 아직 몇 년은 더 걸릴 수 있다는 점이다.

세 번째 알아야 할 점은? 바로 지금부터 양자 컴퓨터로부터 데이터를 보호해야 한다는 것이다.

양자 컴퓨팅에 대해 알아야 할 사항을 개략적으로 정리하면 다음과 같다.



양자 컴퓨팅이란
우리가 수십 년 동안 사용해온 일반적인 컴퓨터는 2진수 비트 배열을 사용한다. 각 비트는 항상 두 가지 확정적 상태인 0 또는 1 중 하나이며, 0과 1은 온/오프 스위치로 작용해서 컴퓨터 기능을 수행한다. 반면 양자 컴퓨터는 양자 비트, 즉 큐비트를 사용한다. 각 큐비트는 0과 1을 동시에 나타낼 수 있다. 따라서 양자 컴퓨터는 일반적인 컴퓨터에 비해 훨씬 더 많은 정보를 저장할 수 있으며, 방대한 양의 계산을 병렬로 몇 초 만에 처리할 수 있는 잠재력을 지녔다. 가장 빠른 기존 컴퓨터보다 훨씬 더 빠른 속도다.

양자 컴퓨팅 용어
양자 컴퓨팅 용어 몇 가지를 간단히 정리하면 다음과 같다.

양자역학 : 양자 물리학이라고도 하며, 원자와 아원자 입자 관점에서 자연을 설명하는 물리학 이론이다. 양자 컴퓨터는 중첩, 얽힘과 같은 양자역학 현상을 기반으로 한다.

중첩(Superposition) : 큐비트는 중첩이라는 양자역학 원리를 통해 한 번에 두 가지 이상이 될 수 있다. 가트너 데이터 센터및 클라우드 인프라 리서치 담당 부사장 매튜 브리스는 중첩은 양자 컴퓨터에 속도, 병렬성을 부여하며 동시에 수백만 개의 계산을 실행할 수 있도록 한다고 말했다.

다르게 표현해 보자. 기존 컴퓨터 비트에서 고양이는 죽거나 살아 있거나 둘 중 하나다. 양자 컴퓨터 큐비트에서 고양이는 중첩 덕분에 죽은 동시에 살아 있을 수 있다. (이 고양이 비유는 많은 사람들이 양자 컴퓨팅을 설명할 때 사용한다. 그 기원은 1935년 오스트리아 물리학자 슈뢰딩거의 고양이 사고 실험이다.)

얽힘(Entanglement): 얽힘은 큐비트가 다른 큐비트와 연결되어 한 큐비트의 상태가 다른 큐비트의 상태에 의존할 수 있는 경우를 말한다. 얽힘과 중첩이 결합되면 양자 컴퓨터는 방대한 수의 가능한 결과를 동시에 처리할 능력을 지니게 된다.

결론적으로 브리스는 “양자 컴퓨팅을 통해 엄청난 규모의 병렬 시스템에서 과거에는 하지 못했던 것을 할 수 있게 된다”고 말했다.

양자 컴퓨팅의 기원
2차 세계대전 중 핵폭탄 개발에 기여하기도 한 물리학자 리차드 파인만이 1959년 강의 중 양자 컴퓨팅의 가능성을 언급했다. 파인만과 폴 베니오프를 비롯한 학자들의 연구에 힘입어 1980년대 초반부터 양자 컴퓨팅의 개념이 본격적으로 논의되기 시작했다.

IBM의 양자 컴퓨팅 CTO 밥 위스니프는 “1980년대 초반에 이르러 일반적인 컴퓨팅 외에 양자역학의 규칙을 사용해 계산을 할 수 있다는 사실이 명확해졌다. 문제는 양자역학 기반의 컴퓨터가 있다면 어떤 종류의 계산을 더 쉽고 빠르게 할 수 있느냐였다. IBM은 그 질문에 대한 답을 찾고자 양자 컴퓨팅 연구를 시작했다”고 말했다.

지금 양자 컴퓨팅에 대해 이야기하는 이유
물론 양자 컴퓨팅은 아직 유아기다. 브리스에 따르면 양자 컴퓨팅 프로젝트를 위한 예산을 편성하는 조직은 전체의 1%에 불과하다. 그러나 이 수치는 2023년까지 20%로 증가할 전망이다.

그렇다면 양자 컴퓨팅이 지금 레이더 화면에서 요란하게 깜박이는 이유는 무엇일까?

IDC의 전세계 인프라 컴퓨팅 플랫폼 부문 프로그램 부사장인 아시시 내드카니는 “기존 컴퓨터로 할 수 있는 일의 한계에 도달하고 있다. 전부는 아니더라도 많은 전문가들이 무어의 법칙이 끝나거나 최소한 진행 속도가 극히 느려질 것으로 예상한다. 이와 동시에 구글을 비롯한 점점 더 많은 기업에서 끊임없이 더 높은 계산 성능을 필요로 하고 있다”고 설명했다. 양자 컴퓨팅에 대한 관심이 증가하는 이유다.

양자 컴퓨팅 응용 분야
현재 양자 컴퓨터는 한정된 비즈니스 애플리케이션과 특정 양자 알고리즘만 실행할 수 있다. 일각에서는 양자 컴퓨터가 앞으로도 범용보다는 특수 용도로 제한될 것으로 예상한다. 또한 현업 전문가 대부분은 양자 컴퓨터가 기존 컴퓨터를 대체하기보다는 통합 및 연계 운용될 것으로 전망한다.

이를 감안하면 양자 컴퓨터는 몇 초 이내에 방대한 양의 데이터를 처리해야 하는 상황에서 사용될 가능성이 가장 높다. 내드카니는 “특히 금융 서비스 기업은 거래와 관련된 데이터의 양이 많고 결과를 몇 초 이내에 시뮬레이션하고자 하므로 양자 컴퓨팅으로 혜택을 얻을 가능성이 높다”고 말했다.

그 외에 약물 및 생명공학 연구, 유전자 조작과 시뮬레이션, 양자 화학, 인공 지능, 트래픽 패턴 분석, 기상 예측 및 암호학 분야가 양자 컴퓨팅의 유력한 응용 분야로 꼽힌다. 브리스는 “양자 컴퓨터는 특히 배송 물류와 같은 대규모 최적화 문제 해결에 유용할 것”이라고 말했다.

양자 컴퓨팅과 IBM
IBM은 초기 양자 컴퓨팅 분야를 개척 중인 전통적인 컴퓨팅 대기업 중 하나다. IBM은 양자 컴퓨팅 분야를 형성하는 데 기여했으며, 수십년 전부터 양자 컴퓨팅을 중요한 연구 영역으로 두고 있다.



X