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양자컴퓨터

구글, 양자 컴퓨팅 스타트업 분사 소문…시간 결정 양자 컴퓨팅의 향방에 관심

대형 IT 업체는 새로운 기술을 확보하는 방안으로 스타트업을 사들인다. 하지만 구글의 모회사 알파벳은 2022년에 그 반대의 선택을 할 것으로 보인다. 보도에 따르면, 알파벳은 퀀텀 컴퓨팅 자회사 샌드박스(Sandbox)를 분사시키려 한다는 의심을 받고 있다.   샌드박스는 문샷 프로젝트(Moonshot Project)란 이름으로 알파벳의 자금을 받았다. 이름에서 알 수 있듯이 샌드박스는 알파벳의 야심 찬 연구 프로젝트 중 하나이다. 샌드박스는 지난 해 최초로 양자 컴퓨터로 시간 결정을 구현하는 성과를 올렸다. 물리학자는 시간 결정이 양자 시스템이 된다는 것을 잘 알고 있다. 시간 결정은 기본 상태에서도 서로 다른 구성 간을 주기적으로 진동하는데, 아주 적은 에너지 상태, 즉 사실상 에너지 소비 없이 움직인다. 이는 꿈의 기계인 영구 기관에 가깝다. 사실 시간 결정은 년 시간 결정의 첫 번째 실험 증명이 나올 때까지 이론 물리학에서도 가능성에 대한 논쟁이 분분했다. 만약 샌드박스가 시간 결정을 기반으로 한 양자 컴퓨팅을 현실화한다면, 혁명에 가까운 사건이 아닐 수 없다. 현재의 양자 컴퓨터는 보통 초전도 칩을 기반으로 절대영도에 가까운 온도에서 동작하며, 복잡한 냉각 장치와 많은 전력이 필요해 운영 비용이 많이 든다. 결국, 이런 특성 때문에 초전도 칩을 기반으로 한 모든 양자 컴퓨팅 스타트업이 경제적으로 성공할 수 있을지 확신하기 어려운 상태이다. 일부 스타트업은 해당 국가로부터 대규모 지원을 받기도 한다. 반면에 시간 결정을 기반으로 한 양자 컴퓨터는 훨씬 더 저렴하게 운영할 수 있다. 업계 전문가들은 알파벳이 샌드박스의 분사로 얻으려는 것이 무엇인지에 의아해하고 있다. 분사를 통해 샌드박스의 최근 성과를 현금화하려는 것일 수도 있고, 아니면, 샌드박스가 독립된 회사로 좀 더 민첩하게 움직이도록 하려는 것일 수도 있다. 물론, 독자적으로 투자를 받아 새로운 실험을 진행할 수도 있다. 향후 구글과의 협력관계는 어떻게 될지도 관심사이다. 샌...

양자컴퓨터 구글 분사 2022.01.14

우주방사선, 양자 컴퓨팅의 새로운 위협으로 부상…오류 정정 기능 불능화

신뢰할 수 있는 오류 정정 기능은 양자 컴퓨터를 일상적인 용도에 사용하기 위해 해결해야 할 중요한 과제 중 하나이다. 그런데, 이 영역에서 양자 컴퓨팅 분야는 뜻하지 않은 방해로 어려움을 겪고 있다.    테크니카(Technica)의 보도에 따르면, 구글 양자 프로세서의 오류 정정을 시험하는 과정에서 전체 오류 정정 프로세스가 산발적으로 실패했다. 연구팀은 이런 실패를 자연 방사선 때문으로 보고 있다. 자연 방사선은 우주 방사선과 자연적으로 발생하는 방사성 동위원소의 붕괴 등을 말한다. 테크니카와 네이처 피직스에 따르면, 연구팀은 자연 방사선으로 인한 문제가 양자 연산의 오류 조정을 방해하기에 충분할 정도로 빈번하게 발생한다는 결론에 도달했다. 따라서 방사선의 영향을 제한할 수 있는 새로운 방안을 찾아야만 한다. 우주 방사선과 방사능은 전통적인 컴퓨터에도 문제가 되는데, 방사능이 물질과 부딪힐 때 전하가 유도하고 컴퓨터는 여기에 민감하게 반응하기 때문이다.  하지만 양자 컴퓨팅에서 사용하는 큐빗은 객체의 양자 상태 형태로 정보를 저장한다. 우주 방사선은 여기에도 영향을 미치지만, 메커니즘은 완전히 다르다. 우주 방사선은 포논이라 형태로 발생하는 진동 에너지를 생성하고, 이들 에너지는 또 결합을 통해 준입자를 형성한다. 준입자는 양자 컴퓨터 하드웨어와 에너지를 교환할 수 있기 때문에 혼란을 일으킨다.  하나의 큐빗에만 영향을 미친다면, 큰 문제가 아닐지도 모른다. 양자 컴퓨팅의 오류 정정이 단일 큐빗의 오류를 바로잡기 위한 것이기 때문이다. 하지만 준입자는 원래 위치 주변으로 팽창하며 여러 큐빗에 영향을 미친다. 오류 정정을 방해하기에 충분한 수준이다.  정확하게 어떤 일이 일어나는지 파악하기 위해 구글 연구팀은 프로세서에서 오류가 가장 적게 발생하는 큐비트 26개를 선택해 모두 단일 양자 상태로 만들었다. 그리고 프로세서를 잠시 유휴 상태로 두고 큐비트의 상태가 유지되는지 확인했다. 프로세서가 유휴 상태인...

양자컴퓨터 우주방사선 오류정정 2021.12.17

‘양자 컴퓨터’에 입문하는 합리적 방법··· 아마존 브래킷 살펴보기

양자 컴퓨팅에 의욕적으로 투자해왔던 IBM, 마이크로소프트, 구글과 달리 아마존은 최근까지도 이렇다 할 움직임을 보이지 않았다. 그런 가운데 아마존이 8월 ‘아마존 브래킷(Amzon Braket)’을 출시하며 양자 컴퓨팅 경쟁에 뛰어들었다.  물론 아마존은 자체 양자 컴퓨터 시스템을 구축하진 않았다. 대신 브래킷을 통해 다른 업체들의 양자 컴퓨팅 기술을 AWS에서 사용할 수 있도록 하고 있다. 브래킷은 현재 3가지 양자 컴퓨팅 서비스, 디-웨이브(D-Wave), 이온큐(IonQ), 리게티(Rigetti)를 지원한다.    브래킷을 사용하면 디-웨이브(D-Wave)의 양자 어닐링 초전도체 컴퓨터, 이온큐(IonQ)의 이온 트랩 컴퓨터, 리게티(Rigetti)의 게이트 기반 초전도체 컴퓨터 등 사전 구축된 여러 양자 컴퓨터 및 알고리즘 중에서 원하는 방식을 선택할 수 있다. 또 브래킷 파이썬 SDK(Braket Python SDK) 서킷 모듈을 사용해 이온큐와 리게티 프로세서를 모두 프로그래밍할 수 있다. 동일한 코드가 로컬 및 호스팅된 양자 시뮬레이터에서도 실행된다.  브래킷(Braket)이라는 명칭은 물리학자들끼리 쓰는 일종의 농담이다. ‘브라-켓 표기법(bra-ket notation)’은 양자역학에서 양자 상태를 표현하는 표준 표기법이다. 영국 물리학자 디랙이 제안했다. 이는 편미분 방정식보다 슈뢰딩거 방정식을 더 쉽게 표현할 수 있는 방법이다. 이 디랙 표기법에서 브라 <f| 는 행 백터이고, 켓 |f> 은 열 벡터다. 켓 옆에 브라를 적는 것은 행렬 곱셈을 의미한다.  한편 아마존 브래킷과 브래킷 파이썬 SDK는 IBM Q, 퀴스킷(Qiskit), 애저 양자(Azure Quantum), 마이크로소프트 Q#(Microsoft Q#), 구글 서크(Google Cirq)와 경쟁한다.  IBM은 이미 온라인으로 사용할 수 있는 자체 양자 컴퓨터와 시뮬레이터를 보유하고 있다. 마이...

양자컴퓨팅 양자컴퓨터 아마존 2020.09.15

2020년 실제 작동하는 양자컴퓨터가 등장할까

양자컴퓨팅과 관련 분야의 미래는 확실한 부분이 거의 없다. 하지만 한 가지는 확실하다. 정말 파괴적인 혁신을 가져온다는 점이다. 양자 응용 분야에서 일하는 많은 엔지니어가 양자 기술의 잠재력이 가져올 지각 변동 같은 변화를 예측했다. 그러나 이런 사람들조차 양자컴퓨팅이 진짜 실현된 후에 등장할 사례와 애플리케이션은 확신하지 못한다.   2019년 구글 메모가 유출되면서 양자컴퓨팅에 언론의 조명이 집중됐다. 당시 (조금은 시기상조였는지 모르지만)알파벳이 이른바 ‘양자 우월(Quantum Supremacy)’ 실현에 근접한 것이 아닌가 하는 추측과 확신이 있었다. 양자 우월이란 양자컴퓨터가 모든 전통적인 컴퓨팅을 능가하는 순간을 가리킨다. 구글은 양자 분야에 많은 공을 들이고 있다. 이는 경쟁자인 IBM, 아마존, 마이크로소프트도 마찬가지다. 국가 간 경쟁 지정학적 측면에서 양자 분야의 연구는 슈퍼컴퓨팅 ‘군비 경쟁’을 위축시킬 잠재력이 있다. 실제 작동하는 양자컴퓨팅이 구현되면, 국가가 무엇을 개발했든 이를 능가하는 ‘우위’를 준다. 예를 들어, 암호를 무력화시키고 통신을 가로챌 수 있다. 포스트 퀀텀(Post Quantum)을 창업한 앤더슨 쳉은 <컴퓨터월드>에 “장담하지만, 실제 작동하는 첫 번째 양자컴퓨터는 공개되지 않을 것이다. 누가 갖고 있든 ‘우주의 지배자’가 될 것이기 때문이다. 비트코인을 크랙해 지갑을 털어갈 수 있다. 또 영국과 미국 간 모든 통신을 가로챌 수 있다. 이 밖에도 많은 일을 할 수 있다. 이런 기술을 왜 세상에 공개하겠는가? 모든 국가가 이런 ‘정보 우위’를 갈구하고 있다”라고 말했다. 정보 전쟁 및 감시, 대테러, 인터셉션 전문 기업인 TRL을 다국적 우주항공, 방산 기업인 L3에 매각한 쳉은 이런 주장이 과장이 아니라고 믿고 있다. 또 상업적 양자컴퓨터와 정부가 만든 양자컴퓨터를 구분할 필요가 있다고 덧붙였다. 쳉은 “이상하게도 (믿거나 말거나)미국이 이 분야에서 뒤처져 있다. 상업 분야에는 마이...

인텔 퀀텀컴퓨팅 양자컴퓨터 2020.01.02

구글, "슈퍼 컴퓨터 성능 뛰어 넘는 양자 컴퓨터 구현"

구글이 자사의 시커모어(Sycamore) 퀀텀 컴퓨터 테스트 결과를 유명 과학잡지인 네이처(Nature)를 통해 공개했다. 기존 슈퍼컴퓨터의 성능을 뛰어넘은 이른바 '양자우월'을 달성했다는 것이 핵심 내용이다. 보고서에 따르면, 구글 테스트의 첫 번째 어려움은 문제를 정의하는 것이었다. 구글 연구팀은 시커모어 컴퓨터의 연산 결과를 현대적인 슈퍼컴퓨터의 연산 결과와 비교하는 것으로 정했다. 구체적인 작업은 의사난수(pseudo-random) 퀀텀 회로 상태를 읽는 것이었다. 이런 작업은 컴퓨팅 측면에서 시커모어와 기존 슈퍼컴퓨터의 성능을 단순 비교할 수 있지만, 전통적인 실리콘 칩이 장착된 슈퍼컴퓨터로 정의하기가 쉽지 않았다. 연구팀을 이끄는 존 마르티니스와 서지와 보익소는 구글 공식 블로그를 통해 "랜덤 회로에는 전통적인 알고리즘을 활용할 수 있는 어떤 구조도 없기 때문에 이러한 퀀텀 회로를 기존 슈퍼컴퓨터에서 에뮬레이터하려면 엄청난 규모의 컴퓨팅 파워가 필요하다"라고 설명했다. 기존 슈퍼컴퓨터와 달리 구글의 시카모어는 이 과정을 극적으로 단순화할 수 있도록 설계됐다. 퀀텀 컴퓨터는 54비트 큐비트의 2차원 어레이로 구성된다. 각 큐비트는 근접한 4개 큐비트와 연결된 상태로 직사각형의 격차로 배열된다. 연구팀에 따르면, 이런 구조 덕분에 시카모어는 전체 프로세서에 걸쳐 비트 값을 전통적인 컴퓨터보다 훨씬 더 빠르게 바꿀 수 있다. 전통적인 컴퓨터는 이 변환 작업을 0~1초에 정도에 처리하면서 정보를 다루지만, 시카모어는 이 변환 작업을 훨씬 짧은 시간에 처리한다. 구글은 이 실험 결과를 '양자 우월(quantum supremacy)'이라고 불렀다. 특정 형식의 업무에서는 시카모어와 그 후속 모델이 근본적으로 전통적인 컴퓨터의 성능을 능가할 수 있음을 의미한다. 이러한 실험은 특정 환경에서 수행된 것이어서 범용적으로 유용한 것은 아니다. 그러나 구글 CEO 선다 피차이는 MIT 테크놀로지 리뷰 인터뷰를 통해 "이번 연구 성과는 라이트 형태가...

구글 양자컴퓨터 양자우월 2019.10.25

양자 컴퓨터를 개발하는 이는 누구인가

IDC 월드와이드 인프라스트럭처 컴퓨팅 플랫폼 분야 부사장 아시시 나드카니에 따르면, 양자 컴퓨팅(quantum computing)을 개발하는 업체는 두 부류가 있다. 첫 번째 부류는 전통적인 컴퓨팅 분야에서 확고한 입지를 굳힌 업체이며, 두 번째 부류는 양자 컴퓨팅 신생 업체다. 나드카니는 "양자 컴퓨팅 분야는 매우 세분화되어 있다"며, "각 업체는 보편적인 양자 컴퓨터를 구축하고 이를 서비스로 제공하기 위한 자체적인 접근방식을 갖고 있다"고 말했다. 전통적인 컴퓨팅 업체, 양자 컴퓨팅 분야 개척 양자 컴퓨팅의 새로운 영역을 개척하는 전통적인 컴퓨팅 업체는 IBM을 비롯해 알파벳, 인텔, 마이크로소프트 등이 있다. 양자 컴퓨팅 분야에서 수십 년동안 연구를 해 온 IBM은 이 분야에서 선구자적인 위치에 서 있다. 2016년 5월 IBM은 IBM 양자 컴퓨터를 클라우드를 통해 사용할 수 있게 하는 세계 최초의 양자컴퓨팅 서비스 제품인 IBM 퀀텀 익스피리언스(Quantum Experience, IBM Q 익스피리언스)를 발표했다. 알파벳의 구글은 최근 72큐비트(qubit)의 새로운 브리슬콘(Bristlecone) 양자 프로세서가 '양자우월(quantum supremacy)'을 달성하는데 조심스럽게 낙관적인 상황이다. 양자우월 또는 양자이점(quantum advantage)은 양자 컴퓨터가 슈퍼컴퓨터의 성능을 넘어서는, 전통적인 슈퍼컴퓨터로 할 수 없는 문제를 해결할 수 있는 것을 의미한다. 인텔은 CES 2018에서 탱글 레이크(Tangle Lake)라는 49큐비트 양자 테스트 칩을 발표했다. 인텔은 탱글 레이크가 자체적인 완전한 양자 컴퓨팅 시스템 개발 목표를 향한 진전을 의미한다고 말했다. 마이크로소프트 CEO 사티아 나델라는 인공지능과 증강현실과 함께 양자 컴퓨팅이 미래에 가장 중요한 세 가지 기술이라고 말했다. 마이크로소프트는 5년 안에 애저 클라우드의 일부가 될 양자 ...

양자컴퓨터 quantum computing 2018.05.28

마이크로소프트의 양자 컴퓨팅 세계 들여다 보기

마이크로소프트 CEO 사티야 나델라는 양자 컴퓨터가 곧 미래라고 말한다. 말뿐이 아니라 나델라는 양자 컴퓨팅을 AI, 혼합/증강 현실과 함께 마이크로소프트 미래 전략의 세 기둥 중 하나로 보고 막대한 자금을 투자하고 있다. 나델라는 양자 컴퓨팅이 마이크로소프트가 큰 영향력을 갖고 경쟁업체들과 차별화될 수 있는 분야임을 확신한다. 그러나 양자 컴퓨터 만들기는 어려운 일이다. 마이크로소프트는 지금까지 20년 이상 연구와 투자를 계속해왔다. 이 과정에서 전 세계 대학들과 협력해 순수 물리학과 컴퓨터 과학을 혼합하고 실험적 아이디어를 제품화했다. 최종적인 목표는 누구나 사용할 수 있는, 규모의 조정이 가능한 양자 컴퓨터를 만드는 것이다. 양자 컴퓨팅에 대한 마이크로소프트의 새로운 접근 방법: 마요라나 입자 마이크로소프트는 양자 컴퓨팅을 위해 디웨이브(DWave)와 같은 기업들과 달리 프로세스의 중심인 큐비트(qubit), 즉 양자 비트를 만드는 데 있어 새로운 접근 방법을 취하고 있다. 마이크로소프트는 대학 연구원들과 손잡고 새로운 유형의 입자인 마요라나(Majorana) 페르미 입자를 사용하는 방법을 연구 중이다. 마요라나 입자는 1930년대 말에 처음 제안됐지만 최근 들어서야 극저온 상태의 반도체 나노와이어에서 탐지됐다. 마이크로소프트의 양자 컴퓨터에 사용되는 마요라나 입자는 다른 큐비트 접근 방법에 비해 더 안정적이며 오류율이 낮고, 상태를 읽을 때 증발될 가능성이 낮은 위상 매듭 전반으로 전자 상태를 분산시킨다. 양자 컴퓨팅에 대한 이 위상 접근 방법을 두고 나델라는 “퀀텀 컴퓨터의 트랜지스터”라고 말했다. 아직 양자 프로세서는 아니지만 그 길을 향한 첫 걸음이다. 양자 컴퓨터 만들기 : 극저온 필요 양자 컴퓨터를 사용한 작업은 지금의 기계를 사용하는 방식과는 판이하게 다르다. 비트의 1과 0은 큐비트로 대체된다. 이때 분할된 전자의 통계적인 흐림(blur)은 해석이 필요하다. 큐비트 온도가 절대 0도에 근...

리퀴드 마이크로소프트 양자컴퓨터 2017.10.19

MS, "칩부터 언어까지" 총괄하는 양자 컴퓨팅 계획 발표

마이크로소프트가 월요일 칩부터 운영체제까지 완전한 양자 컴퓨터 전체 기술을 개발하고 있다고 밝혔다. 새로운 업계의 변혁적인 컴퓨터 기술을 선점하겠다는 의도다. 이미 업계에서는 IBM이나 2000Q 양자 컴퓨터를 개발해 로스 알라모스 내셔널 랩(Los Alamos National Laboratory)이나 구글 등에 판매하고 있는 디-웨이브 시스템(D-Wave Systems)가 선두 주자지만, 마이크로소프트는 토폴로지 큐빗이라는 개념을 활용해 칩을 개발하고, 양자 비트를 더욱 안정적인 형태로 만든다는 계획이다. 마이크로소프트는 토폴로지 큐빗이 양자 컴퓨팅의 일상 사용에 있어 탄력성을 더할 수 있다고 밝혔다. 한편, 토폴로지 큐빗 모델을 활용한해 양자 비트 프로그래밍용 언어도 개발되고 있다. 이 시스템은 연말까지 무료 프리뷰로 제공되며, 개발자들이 양자 컴퓨팅에 익숙해질 수 있도록 라이브러리와 튜토리얼도 공개됐다. 이미 5큐빗 양자 컴퓨터를 클라우드에서 사용할 수 있게 만든 IBM과 유사한 접근법이다. 미국 플로리다 올랜도에서 개최된 이그나이트 컨퍼런스에서 마이크로소프트 CEO 사티야 나델라는 양자 컴퓨팅이 기존 컴퓨팅과 다른 접근법을 가능하게 한다고 말했다. 기존 컴퓨터가 가능한 솔루션을 ‘순차적으로’ 시도하는 반면, 양자 컴퓨터는 한꺼번에 많은 솔루션을 병렬로 시도할 수 있기 때문이다. 나델라는 “양자 컴퓨팅의 역량 속에는 이런 직관이 있다”고 강조했다. 기업이나 빅데이터 세계와 양자 컴퓨팅은 지금까지 거의 관련이 없었다. 일반 기업에서는 큐빗 프로세서에서 돌아가는 서버조차도 공상 과학 소설처럼 들린다. PC에서는 어떨까? 아마도 양자 컴퓨팅이 PC에 도달하기까지는 시간이 걸릴 것이다. 양자 컴퓨팅의 한계 중 하나는 하드웨어가 절대 영도를 아주 약간 넘는 온도로 냉각되어야만 작동한다는 것이므로 일상적인 용도로는 적합하지 않다. 그러나 마이크로소프트의 도전은 언어에서 시작해 최종적으로 도구까...

양자컴퓨팅 양자컴퓨터 2017.09.26

캐나다 양자 컴퓨터 연구팀, 6큐빗 프로세서 능가하는 2큐딧 설계 발표

캐나다 연구팀이 통신 장비용 커스텀 광자 칩과 기성 구성 요소에서 양자 컴퓨팅의 핵심적인 발견을 했다고 발표했다.. 이들은 여러 가지 빛깔의 광자가 얽힌 집합을 만들 수 있는 칩을 설계했다. 결과는 각각 10개 가치 값을 저장할 수 있는 두 개의 큐딧(양자 컴퓨팅 단위)이었다. 양자 컴퓨터가 만들어지는 스토리지 요소는 본질적으로 불안정하고, 협업을 위해 ‘인탱글(얽힘, entanglement) 현상’이라는 과정과 연결되어야 한다. 스토리지가 많을수록 연산을 수행하는 동안 얽힌 상태를 유지하고 기능하기가 어려워진다. 가장 단순한 양자 요소는 2차원 큐빗으로, 0과 1이라는 두 가지 값을 동시에 가질 수 있는 양자 비트를 말한다. 6 큐빗으로 양자 컴퓨터는 64개의 가능한 값을 모두 가질 수 있다. 그러려면 6개 요소라는 양자 상태를 유지해야 한다. 2016년 7월 러시아 과학자들이 양자 컴퓨터를 큐빗으로 설계하는 대신 각각이 더 큰 값을 가지는 큐딧 여러 개를 유지하는 것이 더 쉬울 것이라고 제시했다. 러시아 연구팀은 2큐빗 기반 양자 컴퓨터보다 더 강력한 5차원 큐딧 설계를 발표했다. 이번 캐나다 과학자들은 2개의 10차원 큐딧과 인탱글 상태를 유지해 6큐빗 양자 컴퓨터보다 더 큰 범위 값을 저장하는 반면 안정화는 단 두 개만 필요한 광자 칩을 시연해 보였다. 캐나다 연구팀은 같은 칩을 통해 9,000개 이상의 값을 유지하는 2개의 인탱글된 큐딧을 생성할 수 있다고 밝혔다. 이것은 12 큐빗 컴퓨터와 동등한 능력이다. 대조적으로 IBM 역시 16 큐빗 컴퓨터를 지난 5월 자사 컴퓨팅 클라우드에 추가했고, 양자 컴퓨팅 알고리즘을 테스트할 수 있도록 과학자들을 초빙하는 시간을 가졌다. 반면, 구글은 올해 말까지 49큐빗 양자 컴퓨터 개발을 목표로 하고 있다. 단순하 큐딧을 생성하는 것만으로는 충분하지 않다. 생성한 큐딧을 양자 컴퓨터로 변환하려면 제어 및 조작이 가능해야 한다. 캐나다 연구팀에 ...

양자컴퓨터 2017.07.04

마이크로소프트, 양자 컴퓨터 개발 박차…저명 대학교수들 영입

마이크로소프트가 연구 인력을 대거 영입하며 양자 컴퓨터 개발에 박차를 가하고 있다. 마이크로소프트는 이미 10년 이상 양자 컴퓨팅을 연구해 왔는데, 이론을 현실화해 실제 하드웨어와 소프트웨어를 만드는 것을 목표로 하고 있다. 이를 위해 마이크로소프트는 키넥트, 홀로렌즈, 엑스박스 등의 개발에 참여한 토드 홀름달에게 양자 컴퓨팅 하드웨어와 소프트웨어 개발 책임을 맡겼다. 또한 네 명의 저명한 대학교수를 영입했다. 이론상으로 양자 컴퓨터는 오늘날의 슈퍼컴퓨터를 뛰어넘는 성능을 제공한다. 궁극적인 목표는 보편적인 양자 컴퓨터를 만들어 모든 기존 프로그램을 실행하고 광범위한 연산을 수행하는 것이다. 초기 양자 컴퓨터는 극히 제한적인 애플리케이션을 실행하는 데만 사용할 수 있다. IBM, 구글, 디웨이브(D-Wave) 등의 업체가 양자 컴퓨팅을 연구하고 있다. IBM의 연구팀은 보편적인 양자 컴퓨터는 아직 수십 년은 먼 이야기라며, 현재는 특정 문제를 해결하는 데 목적을 둔 하드웨어를 개발하고 있다고 밝혔다. 디웨이브와 IBM은 서로 다른 이론을 기반으로 한 양자 컴퓨터를 만들었으며, 서로의 설계를 인정하지 않고 있다. 디웨이브는 자사의 하드웨어를 시험하기 위한 프로그래머를 확보하는 데 노력을 기울이고 있다. 9개의 큐빗을 가진 초전도 양자 컴퓨팅 칩. Credit: Julian Kelly/Google 마이크로소프트의 양자 컴퓨팅 하드웨어가 언제 세상에 나올지는 알 수 없다. 다른 업체와 마찬가지로 마이크로소프트 역시 애플리케이션을 테스트할 수 있는 양자 회로를 만들어야 하고 에러 정정이나 폴트 톨러런스 등의 문제도 해결해야 한다. 실용적인 하드웨어는 수많은 양자 컴퓨팅의 과제가 해결되어야 나올 수 있을 것이다. 하지만 마이크로소프트는 이미 소프트웨어 툴킷을 통해 양자 컴퓨터의 시뮬레이션을 제공하고 있다. 전통적인 컴퓨터는 데이터를 0과 1의 형태로 다루지만, 양자 컴퓨터는 훨씬 더 복잡하다. 양자 컴퓨터의 핵심인 큐빗은 0과 ...

퀀텀 마이크로소프트 큐빗 2016.11.22

양자 컴퓨터, 엄청난 보안 위협 야기…새로운 암호화 구조 필요

양자 컴퓨터가 오늘날 사용되고 있는 많은 암호화 방법을 무용지물로 만들 것이라는 사실은 잘 알려져 있다. 이에 미국 국립 표준 기술 연구소(NIST)가 이런 위협에 대처할 방안을 공개적으로 모집하고 나섰다. NIST는 최근 양자 환경에서의 암호화에 중점을 둔 보고서를 발표했는데, 보안 위협이 발생하기 전에 문제를 방지할 수 있는 장기적인 접근 방안을 설명하고 있다. NIST의 수학자 더스틴 무디는 “최근 양자 컴퓨터 관련 연구가 활발하게 진행되고 있으며, 주요 컴퓨터 업체부터 정부까지 모두가 자신들의 암호화 알고리즘이 이른바 “양자 방지(Quantum Resistant)”가 가능해지기를 바란다”라며, “따라서 만약 언젠가 누군가가 대규모 양자 컴퓨터를 구축한다면, 우리는 이것으로 깰 수 없는 알고리즘을 보유하고자 한다”고 설명했다. 암호화는 종종 보안을 보장하기 위해 큰 수를 인수분해하기 어렵다는 점에 의존하곤 한다. 하지만 최근 MIT 연구원들은 최초의 5원자 양자 컴퓨터가 이런 암호화 알고리즘을 깰 수 있다는 것을 시연해 보인 바 있다. 전통적인 컴퓨터가 0 또는 1로 숫자를 다루지만, 양자 컴퓨팅은 원자 규모의 양자 비트인 큐비트(Qubit)를 단위로 한다. 큐비트는 중첩으로 알려진 상태를 통해 0과 1을 동시에 나타낼 수 있기 때문에 효율성과 성능을 획기적으로 높일 수 있다. NIST 보고서의 권고안 중 하나는 조직이 이른바 “암호의 민첩성”에 중점을 두는 것이다. 어떤 알고리즘을 사용하고 있든지 신속하게 더 안전한 다른 알고리즘으로 전환할 수 있는 역량을 말하는 것으로, 더 안전한 알고리즘을 만드는 것은 좀 더 장기적인 목표이다. 이런 관점에서 NIST가 진행하고 있는 연구의 핵심 요소는 공개된 장에서 누가 먼저 새로운 암호화 방안을 고안해 시험하는지를 경쟁하도록 하는 것이 될 것이다. 유사한 대회가 디지털 메시지 인증에 사용되는 SH...

알고리즘 암호화 Nist 2016.05.04

MIT, 신형 5원자 양자 컴퓨터 발표 “RSA 암호화 위험해진다”

오늘날 사용되고 있는 암호화 대다수는 큰 숫자 인수분해의 어려움을 기반으로 한다. 하지만 과학자들은 이제 자신들이 만든 최초의 5원자 양자 컴퓨터를 이용하면 전통적인 암호화 구조의 보안을 해체해 버릴 수도 있다고 주장한다. 전통적인 컴퓨팅에서 숫자는 0 또는 1로 나타난다. 하지만 양자 컴퓨팅은 원자 규모의 단위인 큐비트(Qubit)를 기반으로 하는데, 큐비트는 0과 1을 동시에 나타낼 수 있다. ‘중첩’으로 알려진 이 상태는 기존 컴퓨팅 방식보다 한층 더 효율적이다. 일반적으로 숫자 15를 인수분해하는 데 12큐비트가 필요한데, 이번에 MIT와 오스트리아 인스브럭 대학교는 5큐비트로 인수분해할 수 있는 방법을 찾았다고 밝혔다. Credit: Jose-Luis Olivares/MIT 레이저 신호를 사용해 원자를 이온 트랩 내에 잡아둠으로써 양자 시스템을 안정시키는 데 레이서 신호를 사용하는 새로운 시스템은 확장성을 약속한다. 즉 더 많은 원자와 레이저를 추가해 더 크고 빠른 양자 컴퓨터를 구축해 더 큰 숫자를 인수분해할 수 있다는 것이다. 이는 RSA와 같은 인수분해 기반의 방식에는 새로운 위협이 된다. RSA는 신용카드나 국가기밀, 기타 비밀 데이터를 보호하는 데 사용된다. 양자 컴퓨터 개발은 지난 1994년 MIT 피터 쇼어 교수가 큰 수의 소인수를 기존 컴퓨터보다 더 효율적으로 계산해 내는 양자 알고리즘을 발표한 이후 다양한 방식으로 진행되고 있다. 숫자 15는 쇼어 교수의 알고리즘을 시연해 보일 수 있는 가장 작은 수이다. 새로운 컴퓨터는 해답에 대한 사전지식 없이 99%의 정확성으로 정확한 인수를 계산해 냈다. MIT의 물리학 및 컴퓨터 공학 교수 아이작 추앙은 “현재까지 알려진 가장 복잡한 양자 알고리즘인 쇼어의 알고리즘이 특정 방식으로 실현할 수 있다는 것을 보여준다. 맞다. 필요한 것은 연구소로 가서 더 많은 기술을 적용하면 되며, 더 큰 양자 컴퓨터를 만들 수 있어야 한다&rdquo...

암호화 RSA 양자컴퓨터 2016.03.07

NASA-구글, 양자 컴퓨팅 성능 시험 결과 공개…”싱글코어 PC의 1억 배 성능”

NASA의 첨단 슈퍼컴퓨팅 시설인 에임스 연구센터(Ames Research Center) 중심에 자리 잡은 검은 상자는 겉으로는 단순해 보인다. 전통적인 슈퍼컴퓨터에 비해 정원 창고만한 작은 크기이다. 하지만 내부에서는 엄청난 일이 벌어지고 있다. 이 검은 컴퓨터의 이름은 D-웨이브 2X. 양자 역학을 기반으로 하는 새로운 종류의 컴퓨터 중 가장 발전된 예로, 이론적으로는 기존에 몇 년씩 걸렸던 복잡한 문제를 단 몇 초 만에 풀 수 있다. NASA 에임스 연구센터의 D-웨이브 2X 양자 컴퓨터 양자 컴퓨터는 근본적으로 오늘날의 컴퓨터와는 전혀 다른 원리를 기반으로 한다. 기존 컴퓨터에서 비트는 0이나 1을 의미하는데 반해, 양자 컴퓨터에서 비트는 동시에 0과 1 둘 다가 될 수 있다. 따라서 일반적인 3비트는 한 번에 8개(2의 3승)의 값을 가지는 3개의 큐비트(Qubit)가 된다. 이런 원리를 기반으로 연산 속도가 한층 더 빨라지는 것이다. 관련 연구는 아직 초기 단계이며, 상용 제품의 출시는 수십 년 뒤가 될 수 있다. 하지만 NASA와 구글 엔지니어 팀은 D-웨이브가 싱글 코어 프로세서를 탑재한 전통적인 컴퓨터보다 1억배 빠르다는 결론을 얻었다고 밝혔다. 구글의 엔지니어링 디렉터 하멋 네븐은 연구 성과 발표회에서 “D-웨이브가 1초에 하는 작업”을 기존 싱글 코어 PC에서 비슷한 작업을 수행하려면 “1만 년”이 걸릴 수 있다고 강조했다. 연구계는 이를 아주 긍정적인 단계로 보고 있지만, 위험 요소가 없는 것은 아니다. 가장 큰 문제는 문제의 컴퓨터가 특정 최적화 작업에 맞춰 만들어졌다는 것이다. 최적화 문제는 원하는 결과를 얻기 위한 수많은 방법이 존재하는 것이다. 전통적인 예는 여러 도시를 들러야 하는 영업사원이 가장 효과적인 경로를 찾아내는 것이다. 들어야 할 도시가 늘어나면, 가능 경로의 수 역시 늘어나고, 전통적인 컴퓨터는 금방 현실적인 시간에 처리할 수 없는 상...

NAS 구글 양자컴퓨터 2015.12.10

NASA의 양자 컴퓨터, 보안에 대해서는 말을 아끼다

NASA는 보안 방지에 대한 질문이 나오자 재빨리 화제를 다른 곳으로 돌렸다. 미국 실리콘밸리 내 있는 NASA의 첨단 수퍼컴퓨팅 설비인 디-웨이브(D-Wave) 2X 양자 컴퓨터는 정말 인상깊었다. NASA와 구글에서 나온 엔지니어들은 컴퓨팅의 새로운 영역을 연구하는데 사용하고 있는데, 수년 동안 연구하고 있는 상품화도 과제 가운데 하나다. 이 양자 컴퓨터는 컴퓨터들이 복잡한 문제를 해결하는 방법에 있어 대변혁을 일으킬 수 있다. 또한 이 양자 컴퓨터는 다른 NASA 수퍼컴퓨터들과 마찬가지로 학문을 위한 용도로 대학의 연구원들에 의해 사용되고 있다. 지난 8일 이 양자 컴퓨터를 미디어에 보여준 엔지니어들은 자체 역량에 대해 말하면서도 해커들의 공격을 멈출 수 있는 보안 방법에 대해서는 말을 아꼈다. 보안에 대한 질문에 대답한 대학 천문학 연구 협회(Universities Space Research Association, USRA) 책임자 데이비드 벨은 "다양한 보안 방화벽이 있으며, RSA 보안 토큰을 통해 안으로 들어갈 수 있다"고 말했다. NASA 에임즈 연구센터(Ames Research Cent)에서 탐색 기술을 맡고 있는 루팍 비스워스는 다른 질문에 대답하는 가운데 "우리는 시스템이 해킹당하는 것에 대해 매우 잘 알고 있다. 물론 NASA는 아주 대표적인 표적 대상이다"고 말을 꺼냈다. 비스워스는 특정 사양에 대해 설명하고 들어가는 방법에 대해 얘기하는 걸 원하지 않았다. 다만 이 시스템들을 만지는 이들과 방법에 대해서는 매우 엄격한 프로세스를 거친다고. 보안에 대한 질문이 이어지는 가운데 NASA 사회자는 "보안에 대한 주제는 나중에 다른 시간에 논의한다고 말하면서 재빨리 중단시켰다. editor@itworld.co.kr

nasa 보안 양자컴퓨터 2015.12.10

구글∙나사, 양자 컴퓨팅 시스템 계약 체결..인공지능 기술 선도할까

구글과 나사가 양자 컴퓨터를 테스트를 진행 중인 가운데, 새로 업데이트되는 시스템으로 작업하는 계약을 새로 체결했다. 양자 컴퓨팅 업체인 디 웨이브 시스템즈(D-Wave Systems)는 이번 주 캘리포니아 모펫필드에 위치한 나사의 아메스 리서치 센터(Ames Research Center)에 자사 시스템을 연속 설치하는 계약을 체결했다고 발표했다. 나사와 USRA(Universities Space Research Association)는 현재 인공지능과 머신러닝 기술을 개발하는 프로젝트에 협력하고 있다. 최신 디 웨이브 양자 기계가 개발되는 대로 향후 7년간 아메스에 연속적으로 설치된다. 지난 2013년 구글이 퀀텀 인공지능 연구소(Quantum Artificial Intelligence Lab)를 개소하면서, 가장 어려운 컴퓨터 과학 문제, 특히 머신러닝 분야를 해결하기 위해 양자 컴퓨팅을 활용한다고 밝힌 바 있다. 당시 구글의 엔지니어링 디렉터 하트멋 네벤은 “질병을 고치기 위해서는 이 병의 진화 과정을 예측할 수 있는 더 나은 모델을 갖춰야 한다”고 말했다. “효과적인 환경 정책을 내놓기 위해서는 기후 변화에 무슨 일이 생기고 있는지 예측할 수 있는 더 나은 모델을 갖춰야 한다. 더 유용한 검색 엔진을 구축하고자 한다면, 음성 질문을 이해하고 가장 적절한 답을 줘야 한다”고 덧붙였다. 지난 2년간 구글, 나사, USRA 과학자들은 아메스에 설치된500 큐비트 디웨이브 투(D-Wave Two) 시스템으로 작업해왔다. 아메스 리서치 센터의 디렉터 유진 투는 “나사 아메스에서의 연구를 통해 우리는 양자 컴퓨터와 양자 알고리즘이 언젠가는 항공기술, 지구와 우주과학, 우주 탐사에 대한 어려운 최적화 문제를 풀 수 있는 능력을 크게 높여줄 것으로 보인다”며, “점점 더 강력한 양자 시스템의 가용성은 이러한 목표를 달성하는 데 필요하며, 디웨이브의 최신 기...

인공지능 나사 구글 2015.10.02

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