[주제 발표] 양자 컴퓨팅의 미래 3213 이정인

[이정인ㄴ]

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양자 컴퓨팅의 미래

양자 컴퓨팅의 의미와 미래에서의 활용 예시

   최근 국내에서 상온 양자 컴퓨터 개발에 이목을 집중함으로써 전세계가 양자 컴퓨팅 기술 개발에 힘쓰고 있다. 미래 정보 처리 속도의 기하학적인 증가와 암호화 체계 강화 등으로 여러 분야에서의 큰 발전을 이끌어 낼 혁신적인 기술이라 불리는 양자 컴퓨팅이 어떠한 의의를 가지고 개발되고 있으며, 상용화된 양자 컴퓨터를 어떤 분야에서 어떻게 다룰 수 있을지의 궁금증을 가지고 양자 컴퓨팅의 의미와 미래에서의 활용 예시를 알아보고자 한다.

   20세기 후반, 미국의 이론물리학자 리처드 파인만은 "자연은 정확히 양자역학적으로 작동하고 있지만, 우리가 개발한 컴퓨터는 그렇게 작동하지 않는다. 이러한 컴퓨터로는 자연의 흉내를 내기에는 어려움이 있다."라는 주장으로 현 시대 컴퓨터의 한계를 설명했다. 주장과 덧붙여 제시된 그의 해결책은 단순하게도 지금의 컴퓨터를 양자역학적인 컴퓨터로 만들자는 것이었다. 그가 생각해 낸 양자 컴퓨터의 의미는 양자역학적 현상인 중첩 상태를 이용한 컴퓨터이다. 컴퓨터의 정보 처리 과정에서 중첩 상태를 이용하는 것은 큰 효율을 만들어 낼 수 있는데, 일반적인 컴퓨터는 입력된 정보들을 순서대로 처리하는 반면, 정보를 중첩적으로 처리하는 양자 컴퓨터는 입력된 정보들을 동시에 처리한다는 특징이 있다.

   이러한 양자 컴퓨팅 기술의 특징은 다양한 분야에서의 활용성을 보일 수 있다. 첫 번째로 양자 컴퓨터는 많은 정보들을 최적화하는 데에 유리하다. 쉽게 말해 경우의 수가 많은 상황에서 최적의 수를 단시간에 찾을 수 있다. 예를 들어, 서울에 있는 A가 오늘 내로 속초, 부산, 여수 세 곳을 모두 방문해야 하는데, 이동 시간을 단축할 수 있는 최적의 루트를 찾으려면 모든 경우의 수인 여덟 개 루트의 이동 시간을 모두 계산해야 한다. 보기에 간단한 것 같지만 만약 A가 방문해야 하는 지역이 열 곳이라면 340만 개, 스무 곳이라면 243경 개의 루트를 모두 계산해야 한다. 하지만 양자 컴퓨팅 기술을 활용한다면 시뮬레이션상에서 모든 루트를 계산해 가장 빠르게 루트가 끝나는 수를 찾을 수 있어 최적화적 측면에서 효율적인 정보 처리가 가능해진다. 두 번째로 신약 개발의 시간을 단축시킬 수 있다. 최근까지 이슈가 되었던 코로나19 바이러스의 신약 개발 과정은 계속해서 변이되는 바이러스의 성질 때문에 지속적인 피드백이 필요했을 뿐더러 개발 시간도 오래 걸렸다. 하지만 양자 컴퓨팅의 특징을 활용해 개발 중인 여러 항원 물질을 동시에 시뮬레이션하여 가장 적합한 물질을 찾아내 백신 개발의 시간을 단축시킬 수 있다.

   현재 개발 중인 양자 컴퓨터가 상용화됨으로써 제시된 두 가지의 분야를 포함한 많은 분야에서의 활용성이 증가할 것이며, 지금까지 불가능했던 계산을 빠르고 정확하게 할 수 있음으로써 의학, 과학 등의 기술 분야에서 많은 발전을 이룰 수 있을 것이다.