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양자 컴퓨팅

개념부터 잠재적 사용 사례까지, 간략하게 살펴보는 ‘양자 컴퓨팅’

‘양자 컴퓨팅(Quantum computing)’은 컴퓨팅의 본질을 바꾸고, 심지어는 컴퓨터로 간주되는 것을 재정의한다. 이 기술의 잠재력은 데스크톱 컴퓨터부터 자동차, 가정, 의료 및 산업 환경의 기술까지 확장될 전망이다.  지난 2021년 맥킨지 보고서에 따르면 상당한 산업 가치를 창출하리라 예상되는 양자 컴퓨팅 생태계와 새로운 비즈니스 사용 사례가 급성장하고 있다. 이를테면 투자금이 쏟아지고 있고, 스타트업도 급증하고 있다고 맥킨지는 밝혔다. 아울러 알리바바, 아마존, IBM, 구글, 마이크로소프트 등 기술 업계의 거물도 상용 양자 컴퓨팅 클라우드 서비스를 개발하기 위해 작업 중이다.    슈퍼컴퓨터의 한계 정의된 수학적 프레임워크에 따라 더 많은 처리 메모리, 속도, 성능을 추가해 클라우드 플랫폼을 실행하고, 알고리즘을 구동하며, 웹 브라우징을 제공하고, 속도를 높이며, 더 많은 데이터를 전달하는 수많은 컴퓨터가 있다.  하지만 컴퓨터로 할 수 있는 일에는 한계가 있다고 호주 시드니 대학교의 양자 나노과학 연구소 소장이자 마이크로소프트 스테이션 Q(Microsoft Station Q)의 수석 연구원 겸 책임자 데이비드 라일리는 말했다. 라일리는 “컴퓨터가 어디까지 계산할 수 있을까? 상상할 수 있는 가장 큰 컴퓨터로도 여전히 답을 계산할 수 없는 유형의 문제가 있다. 사실 이러한 범주에 속하는 문제가 많다”라고 전했다.  양자 컴퓨팅은 이러한 문제의 해답으로 자리 잡고 있다. 양자 컴퓨팅은 양자 역학의 법칙을 활용하여 비트 또는 1과 0을 기존 컴퓨터보다 더 효율적으로 처리할 수 있다. 이는 수천 개의 CPU 및 GPU 코어를 탑재한 슈퍼컴퓨터의 한계를 넘어서는 컴퓨팅을 제공한다.  현재 슈퍼컴퓨터가 직면한 과제 중 하나는 고도로 복잡한(이는 복잡한 방식으로 상호작용하는 여러 변수로 정의된다) 문제를 해결할 때 장애물에 부딪힌다는 점이다. 예를 들면 슈퍼컴퓨터는 데이터베이스에서 대량의 데...

양자 컴퓨팅 알리바바 아마존 2022.10.12

“양자컴퓨터, 지금은 사용 사례보다 '보안 계획'에 주목할 때”

전문가에 따르면 CIO가 지금 계획해야 할 것은 양자 컴퓨터를 ‘사용하는 방법’이 아니라 양자 컴퓨터의 공격을 ‘방어하는 방법’이다. 양자 컴퓨터(Quantum compute)는 기존 컴퓨터보다 기하급수적으로 더 많은 데이터를 처리할 수 있는 잠재력을 가진다. 하지만 실제로 그런 잠재력을 실현하려면 갈 길이 멀다. 누구에게 물어보는지에 따라 기간이 달라지며, 그 차이는 1년에서 10년 또는 그 이상에 달할 수 있다. 한 가지 확실한 사실은 전 세계의 기업 및 국가가 양자 컴퓨터에 수십억 달러를 투자하고 있으며, 관련 기술이 빠르게 발전하고 있다는 점이다.   CIO닷컴이 개최한 ‘데이터의 미래 서밋(Future of Data Summit)’에서는 왜 비즈니스에서 양자 컴퓨팅 사용 그리고 보안이 오늘날 가장 시급한 문제인지 대해서 다뤘다. 아래는 참석자 에릭 크노르, 로저 그림스, 밥 루이스가 논의한 내용이다. 자세한 내용은 기사 가장 하단의 영상(영문)에서 확인할 수 있다.  참고로 에릭 크노르는 CIO닷컴의 수석 기자다. 로저 그림스는 보안 교육 회사 노비포(KnowBe4)의 데이터 기반 방어 에반젤리스트이자 ‘암호화 종말: 양자 컴퓨팅이 오늘날의 암호를 깨뜨리는 날을 위한 준비(Cryptography Apocalypse: Preparing for the Day When Quantum Computing Breaks Today’s Crypto)’라는 책의 저자다. 밥 루이스는 경영진이자 IT 컨설턴트이며 최근 책 ‘IT 프로젝트 같은 것은 없다: 의도적인 비즈니스 변화를 위한 핸드북(There’s No Such Thing as an IT Project: A Handbook for Intentional Business Change)’을 저술했다.    오늘날 양자는 어디에 있는가? 에릭 크노르(이하 에릭) : 지금 당장 비즈니스 문제나 컴퓨팅 문제를 해결할 수 있는 양자 컴퓨터가 있는가? 로저 그림스(이하 로저) : ...

양자 컴퓨터 양자 컴퓨팅 큐비트 2022.07.18

AWS, 신규 양자 컴퓨팅 서비스 발표

아마존웹서비스(이하 AWS)는 미국 라스베이거스에서 진행 중인 AWS 리인벤트(re:Invent) 행사에서 최신 양자 컴퓨팅 기술 발전을 위한 3대 이니셔티브를 발표했다. 3대 이니셔티브는 ▲아마존 브라켓(Amazon Braket) ▲AWS 양자 컴퓨팅 센터(AWS Center for Quantum Computing) 설립 ▲아마존 양자 솔루션 랩(Amazon Quantum Solutions Lab)으로 구성된다.  양자 컴퓨팅은 기존 컴퓨팅으로는 해결할 수 없는 문제들을 해결할 수 있는 솔루션으로 전망되고 있는데, 이 신기술은 에너지 저장, 화학, 재료, 신약 개발, 프로세스 최적화, 머신러닝 등의 분야에서 혁신을 이룰 것으로 업계는 기대하고 있다.  하지만 현재까지 양자 컴퓨팅이 적용된 사례들은 실용성이 제한적인 개념증명 연구에 한정됐다. 이러한 상황에서 양자 컴퓨팅의 가속화를 위해 AWS는 아마존과 양자 전문가들이 협력해 최신 양자 컴퓨팅 기술과 애플리케이션을 연구 개발하는 AWS 양자 컴퓨팅 센터를 설립 중이다. AWS 양자 컴퓨팅 센터는 양자 컴퓨팅의 기술적 문제 해결에 집중할 예정이다. AWS 유틸리티 컴퓨팅 찰리 벨 수석 부사장은 “AWS는 양자 컴퓨팅이 클라우드 퍼스트(Cloud First) 기술이 될 것으로 믿으며, 클라우드가 하드웨어를 사용하는 주된 방식이 될 것으로 생각한다”며, “아마존 브라켓 서비스와 아마존 양자 솔루션 랩을 통해 기업들은 양자 컴퓨팅 경험치를 쌓을 수 있을 것이며, AWS와 전문가들은 서로 협력해 이 새로운 기술을 어떻게 잘 활용할 수 있을지 고민할 것”이라고 말했다. 아마존 브라켓, 다양한 양자 기술 지원하는 관리형 서비스   아마존 브라켓(https://aws.amazon.com/braket)은 기업들이 양자 알고리즘을 구축하고, 이를 양자 컴퓨터 상에서 테스트하고, 양자 하드웨어 상에서 사용할 수 있는 양자 컴퓨팅을 첫 도입하는데 도움을 주는 완전 관리형 서비스다. 아마존 브라켓...

AWS 양자 컴퓨팅 2019.12.04

이론에서 현실로, 퀀텀 컴퓨팅의 현주소 - IDG Deep Dive

기존 컴퓨터는 2진 비트를 사용한다. ‘0’ 혹은 ‘1’, 2가지 상태로 연산을 수행한다. 반면 퀀텀 컴퓨팅은 0과 1 상태를 ‘동시에’ 가질 수 있다. 양자(퀀텀) 물리학의 특성을 이용해 결과적으로 기존 컴퓨터보다 더 많은 정보를 저장하고 더 빠르게 연산한다.  그렇다면 퀀텀 컴퓨팅 개발은 현재 어디까지 와 있을까. 퀀텀 컴퓨팅의 정의와 주요 기업의 움직임을 살펴본다. 사상 첫 범용 퀀텀 컴퓨터를 꿈꾸는 ‘IBM Q 시스템 원’의 핵심 개발자에게 프로젝트의 더 내밀한 부분까지 들어본다. 퀀텀 컴퓨팅을 체험하는 방법을 알아보고, 실제 퀀텀 컴퓨팅을 이용해 기업의 당면 과제를 해결하는 사례를 분석한다. 주요 내용 Tech Report - 퀀텀 컴퓨팅의 정의와 기업이 주목해야 하는 이유 - 퀀텀 컴퓨터 개발 경쟁에 뛰어든 기업들 Tech Guide - '상용' 퀀텀 컴퓨터의 원형··· 'IBM Q 시스템 원' 집중 해부 - 오픈소스 퀀텀 컴퓨팅 프레임워크 '퀴스킷'을 아시나요? - IBM·옥스포드·MIT, 새 알고리즘 개발··· "퀀텀 컴퓨터에서 머신러닝 활용 가능" Tech Story - '지금 기업 현장에선···' 에어버스의 퀀텀 컴퓨팅 활용기

양자 컴퓨터 양자 컴퓨팅 퀀텀 컴퓨터 2019.08.14

토픽 브리핑 | "쓸모 없거나 꽤 근사하거나" 양자 컴퓨팅에 대한 두 가지 시선

'비고전적 컴퓨팅의 한 유형'. 최근 가트너가 2019년 10대 전략 기술 트렌드 중 하나로 양자 컴퓨팅을 꼽으며 덧붙인 설명이다. 양자 컴퓨팅과 반대되는 고전적 컴퓨팅이라면 우리가 익히 알고 있는 인텔과 AMD의 CPU가 대표적이다. 손톱만 한 공간에 트랜지스터 수십'억' 개를 집적해서 만든 칩으로, 이를 이용해 스마트폰과 태블릿은 물론 노트북과 PC, 서버, 슈퍼 컴퓨터를 만든다. 그렇다면 기존의 컴퓨팅과 다른, 이질적인 기술인 양자 컴퓨팅은 무엇이고 왜 지금 시점에서 주목을 받는 것일까. 기존의 트랜지스터는 전자를 흘려보내거나 막는 방법으로 1과 0을 표현하면서 연산을 수행한다. 트랜지스터가 많아질수록 성능도 높아지는데, 지난 수십 년간 이른바 '무어의 법칙'에 따라 트랜지스터의 집적률이 2년마다 2배씩 늘어났다. 그러나 이런 방식은 결국 한계에 부닥치기 마련이다. 인텔이 현재 상용화를 추진하는 것은 10nm 수준의 기술로 가로, 세로 1mm 공간에 트랜지스터가 1억 개 이상 들어간다. 전문가들은 5nm가 물리적인 한계라고 본다. 더 빠른 성능을 구현하려면 고전적 컴퓨팅을 넘어설 새로운 기술이 필요한 상황이다. 그 대안 중 하나가 바로 양자 컴퓨팅이다. 양자 컴퓨팅은 트랜지스터 대신 양자의 특성을 이용한다. 예를 들면 중첩(Superposition) 특성을 통해 여러 값을 동시에 표현할 수 있다. 이를 기존 컴퓨팅과 비교하면 차이가 뚜렷하다. 2개의 입자로 4번 연산한다고 할 때, 기존의 컴퓨터는 트랜지스터가 00, 01, 10, 11 등 4개 값 중 하나만 결과치로 4번 출력한다. 양자 컴퓨터는 중첩 특성을 이용해 한번 연산마다 4개의 값을 동시에 표현한다. 4번 연산한다면 4의 배열 즉 16개 값의 조합을 동시에 출력한다. 비약적으로 연산이 빨라지는 이유다. 가트너, 2019년 10대 전략 기술 트렌드 발표 "양자 컴퓨팅부터 인공지능까지" 주목해야 할 디지털 파괴 ...

토픽 브리핑 양자 컴퓨팅 2018.10.26

'중첩'과 '얽힘'으로 본 차세대 양자 컴퓨팅의 이해 - IDG Tech Report

지난 7월 개봉한 <앤트맨과 와스프>는 전형적인 마블 히어로 영화지만, 흥미롭게도 양자역학의 주요 개념이 영화 곳곳에 배치돼 있다. 존재가 불안정한 악당이 등장하고, 미시 세계와 현실 세계 간의 원거리 의사소통이 이뤄진다. 각각 양자의 '중첩', '얽힘' 속성과 대응된다. 이러한 양자의 속성은 최근 큰 주목을 받는 양자 컴퓨팅을 이해하는 핵심 개념이기도 하다. 양자 컴퓨팅의 주요 개념과 동작 원리를 알아보고, IBM과 구글, 마이크로소프트 등 주요 업체의 개발 동향을 살펴본다. 현재의 기술 수준과 향후 발전 가능성을 통해 기업이 미리 준비해야 할 부분도 점검한다. 주요내용 - 영화로 보는 양자의 핵심 특성 - 핵심 특성 1. 중첩, 0과 1을 동시에 가진다 - 핵심 특성 2. 얽힘, 떨어진 두 입자의 상태가 연결된다 - 지금 양자 컴퓨팅이 부상하는 이유 - 양자 컴퓨팅 개발 동향과 활용 분야 - "쓸모 없을 수도, 아주 근사한 것일 수도"

양자 컴퓨터 IBM 마이크로소프트 2018.10.25

구글, 양자 컴퓨팅 프로세서 개발 착수

구글이 양자 컴퓨팅 시스템에 사용할 새로운 프로세서를 개발하기 위해 미국 산타바바라의 캘리포니아 대학교 과학자들과 손을 잡았다. 양자 컴퓨터는 기존 컴퓨터보다 수백만 배 더 빠르게 계산하기 위해 원자 입자의 특성을 활용을 목표로 한다. 그러나 이를 실현하기 위해서는 극복해야 할 수많은 장벽들이 있다. 이에 구글 양자인공지능연구소(Google’s Quantum Artificial Intelligence team)는 양자 컴퓨터 현실화에 도움을 줄 새로운 양자 정보 프로세서를 개발하기 위해 캘리포니아 대학교의 연구팀과 협력한다고 전했다. 오늘날의 컴퓨터는 이진 계산의 0, 1을 표현하기 위해 전기 트랜지스터를 사용한다. 반면, 양자 컴퓨터는 ‘큐비트(qubits)’ 또는 ‘퀀텀 비트(quntum bits)’를 이용하는데, 이 비트는 다양한 상태를 얻을 수 있는 양자 역학의 법칙을 따른다. 트랜지스터가 오직 1또는 0으로 표현되는 온(on)/오프(off) 중 하나의 상태로만 있을 수 있는 것과는 달리, 퀀텀 비트는 동시에 여러 상태를 나타낼 수 있다. 즉 1 또는 0이거나 1과 0을 동시에 표현할 수 있다는 뜻이다. 복수의 계산을 병렬적으로 수행할 수 있기 때문에 양자 컴퓨터의 처리 능력을 월등히 높일 수 있게 된다. 그러나 큐비트는 매우 불안정 해서, 아주 미세한 온도나 자력의 변화에도 손쉽게 변할 수 있다. 구글은 이와 같은 난제를 해결하기 위해 이 연구의 선두주자인 캘리포니아 대학교 물리학자들과 협력하는 것이다. 구글은 자사 블로그를 통해 대학교 연구팀과 협력하여 초전도 전자에 기초한 프로세스 개발 작업에 착수할 것이라고 밝혔다. 전기 저항과 자기장이 최소화되는 절대 동결점 부근으로 온도를 낮추는 냉각장치도 포함돼 있다. 한편, 마이크로소프트 또한 양자 컴퓨팅에 대한 연구를 진행 중이며, 최근 양자 컴퓨터가 어떻게 작동하는지를 영어로 설명하는 동영상과 논문을 게재했다. ...

퀀텀 양자역학 구글 2014.09.03

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