[MIT 10대 혁신기술 4] 양자컴퓨터, 4~5년 내 상용화 될까?
상태바
[MIT 10대 혁신기술 4] 양자컴퓨터, 4~5년 내 상용화 될까?
  • 백성요 기자
  • 승인 2017.03.14 16:00
  • 댓글 0
이 기사를 공유합니다

-30~100큐비트 양자컴퓨터 등장해야 상업적 가치 발생

MIT(Massachusetts Institute of Technology)는 2002년부터 해마다 경제, 정치, 의학은 물론 문화에도 영향을 미치는 10대 혁신 기술을 발표해 왔다. 올해는 뇌 임플란트 자율 운행 트럭 안면인식 결재 실용적 양자 컴퓨팅 360도 셀카 기존보다 2배 효율적인 태양전지 유전자 치료 2.0 세포지도 사물 봇넷 강화학습 등 10가지 혁신 기술을 발표했다. 이 기술들은 지금, 혹은 10년 이상 지나 실현될 것으로 전망된다. 이에 본지에서는 10회에 걸쳐 MIT가 선정한 '10대 혁신기술 2017'에 대해 알아본다. 

향후 4~5년 내에는 양자(Quantum) 컴퓨터가 상용화 될 수 있을까. 

하마트 네븐 구글 양자컴퓨팅 책임자는 그의 팀이 앞으로 1년 내에 49큐비트(qubit) 시스템을 구축할 목표로 연구중이라고 말했다. 

그리고 MIT테크리뷰를 작성한 러스 저스칼리안은 "자신이 만난 모든 학계 및 기업 양자 연구자들은 30~100큐비트를 양자컴퓨터가 상업적 가치를 갖기 시작한다는 점에 동의했다"며 "앞으로 2~5년 후에 그러한 시스템이 판매될 것"이라고 전했다. 

우리가 현재 사용하는 컴퓨터 자료의 양은 '비트'로 측정되지만 양자컴퓨터에서 사용하는 자료는 '큐비트'로 측정된다. 연구자들은 매우 작은 수의 큐비트로 양자 수치 계산이 수행 가능한지 실험을 진행해 왔다. 

양자 컴퓨터는 얽힘(entanglement)이나 중첩(superposition) 같은 양자역학적인 현상을 이용하여 자료를 처리하는 계산 기계다.

델프트 랩에서 실험중인 양자 컴퓨팅 <사진=MIT Tech Review>

나노와이어, 반도체 및 초전도체 등이 절대 0도 부근에서 미세하게 접촉하면 양자기계적 현상이 일어난다. 물리학의 한계에 따라 고체물질이 소위 준입자(quasiparticle)를 발생시키는데, 이 때의 비정상적 행동이 양자컴퓨터에 대한 가능성을 준다.

매년 양자컴퓨팅이 획기적인 미래 기술 후보로 이름을 올리지만 '아직 성급하다'는 평가가 뒤따른다. 하지만 올해는 이론적인 설계도 축적됐고, 구글, IBM 인텔 등의 기업들도 그 가능성을 높이고 있다. 

지난 2011년 5월 캐나다의 디웨이브시스템즈에서 128큐비트 프로세스가 장착된 디웨이브원(D-Wave-One)을 1000만달러의 가격으로 시장에 내놓은 바 있다. 

최근 마이크로소프트(MS)에 고용된 레오 코웬호벤 교수가 이끄는 델프트(Delft) 프로젝트는 양자 정보에 기본 단위인 큐비트가 소음에 극단적으로 민감해 에러를 발생하는 부분을 극복하는 것이다. 이 부분은 오랫동안 양자컴퓨팅 분야에서 걸림돌로 작용해 왔다. 

<사진=MIT Tech Review>

큐비트가 쓸모있으려면 동시에 두 개의 물리적 상태에 있는 것과 같은 속성과, 한 쌍의 큐비트가 연결돼 물리적으로 분리돼도 상대방에게 즉각적으로 영향을 미칠 수 있는 현상 두 가지가 중첩돼야 한다. 이 정교한 조건은 진동이나 자기장 등에 의해 쉽게 방해받는 점이 어려운 부분이다. 

연구진은 양자컴퓨터의 상용화를 위해 이 부분을 해결하려고 오랜 노력을 해 왔다. 코웬호벤 교수와 그의 팀은 그들이 만들고 있는 큐비트가 궁극적으로 로프의 매듭과 같이 안정적으로 보호될 수 있다고 생각한다. 

코웬호벤 교수는 "로프의 변형에도 불구하고 정보(매듭과 같은)는 변하지 않는다"고 밝혔다. 이런 안정성이 담보된다면 연구진이 오류 수정에 필요한 계산 능력을 크게 줄여 양자컴퓨터 연구가 탄력을 받을 것으로 보인다. 

이 연구는 2012년까지는 발견되지 않은 독특한 준입자를 조작하는데 의존한다. 그리고 이 방법은 인상적인 시작을 알리는 몇 가지 방법중의 하나일 뿐이다. 

같은 연구실의 레이븐 밴더시펜은 인텔의 지원을 받아 전통적인 실리콘 웨이퍼에서 양자 회로를 제조하는 방법을 보여주기도 한다. 

양자컴퓨터는 많은 수의 인수분해 등 복잡한 최적화 문제를 해결하고 기계학습 알고리즘을 실행하는데 적합하다. 이런 특징은 오늘날의 암호화 기술을 쉽게 깰 수 있고, 깰 수 없는 다른 기술을 제공할 것으로 기대된다. 그리고 아직 아무도 예상치 못한 응용 프로그램도 있을 것이다. 

지금까지 연구진은 완벽한 프로그래밍이 가능한 5큐비트 컴퓨터와, 안정적이지 못한 10~20큐비트의 테스트 시스템을 구축했다. 

 

 

백성요 기자  sypaek@greened.kr

▶ 기사제보 : pol@greened.kr(기사화될 경우 소정의 원고료를 드립니다)
▶ 녹색경제신문 '홈페이지' / '페이스북 친구추가'


댓글삭제
삭제한 댓글은 다시 복구할 수 없습니다.
그래도 삭제하시겠습니까?
댓글 0
댓글쓰기
계정을 선택하시면 로그인·계정인증을 통해
댓글을 남기실 수 있습니다.