아인슈타인도 수긍하기 어려웠던 양자중첩과 양자얽힘
젠슨 황도 2진법…순식간에 단번에 계산 양자컴퓨팅
자주적인 양자기술, 반도체·통신 강점에 희망 있다
[이데일리 이미나 기자] |
아인슈타인도 수긍하기 어려웠던 양자중첩과 양자얽힘
양자역학의 근간을 이루는 두 가지 중요한 이론이 발표된 해는 1925년이지만, 우리에게 더 익숙한 것은 아인슈타인과 닐스 보어 사이의 논쟁이다. 베르너 하이젠베르크가 ‘행렬역학’을 제안하고, 에르빈 슈뢰딩거가 ‘슈뢰딩거 방정식’을 완성한 것은 100년 전인 1925년이다. 이 두 이론은 양자역학의 수학적 기초를 마련하고 미시 세계의 현상을 설명하는 데 중요한 역할을 했다.
그러나 양자역학의 본질을 둘러싼 아인슈타인과 닐스 보어 간의 논쟁은 그 이후에 벌어졌다. 이 논쟁은 1927년 제5차 솔베이 회의에서 시작돼 아인슈타인의 생애 말년인 1955년까지 이어졌다.
IBM의 초전도 물질 기반 양자컴퓨터. 칩과 케이블을 -273도까지 냉각시켜야 한다. 사진=IBM |
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젠슨 황도 2진법…순식간에 단번에 계산하는 양자컴퓨팅
양자컴퓨터는 물질의 기본 단위인 원자와 그를 둘러싼 전자의 속성을 파악해 파동성과 입자의 이중성을 활용하는 것으로, 기존의 컴퓨터 정보 처리 방식과 다르다.
현재의 컴퓨터는 0과 1을 사용해 하나하나 계산을 수행한다. 예를 들어, 1비트(BIT)는 0과 1, 2비트는 00, 01, 10, 11과 같이 표현된다. 4비트는 2의 4승=8개, 8비트는 2의8승=256개 이런 식이다.
이 비트는 컴퓨터의 ‘뇌’ 역할을 하는 중앙처리장치(CPU)의 사양을 나타내며, 해당 CPU가 처리할 수 있는 연산의 수를 의미한다. 엔비디아의 그래픽처리장치(GPU)는 병렬처리를 통해 CPU보다 대규모 연산을 더 빠르게 처리하지만, 두 장치 모두 2진법을 기반으로 작동한다.
이는 양자기술이 인공지능(AI) 컴퓨팅 인프라에 중요한 기여를 할 수 있음을 시사하며, 현존하는 AI 반도체 대표주자인 엔비디아의 젠슨 황에게는 껄끄러운 주제가 될 수 있음을 보여준다. 양자컴퓨터는 25억 개의 GPU를 대체할 수 있다는 예측도 있다.
지난 9일, 과학기술정보통신부 주최로 열린 ‘제4차 K-퀀텀 스퀘어 미팅’에서 정윤채 한미양자기술협력센터 센터장은 “양자컴퓨터와 슈퍼컴퓨터, 인공지능의 하이브리드 모델은 주목할 만한 도전 과제”라며, “양자컴퓨터를 슈퍼컴퓨터의 가속기로 활용해 다양한 과학적 개선을 이루자는 시도가 있다”고 말했다.
아이온큐의 원자이온 기반 양자컴퓨터. 전기장으로 만든 그릇에 원자이온을 담아 활용하는 방식. 사진=이데일리 DB |
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◇자주적인 양자기술, 반도체·통신 강점에 희망 있다
그러나 우리나라의 양자기술력은 미국, EU, 중국에 비해 아직 부족하다. IBM은 이미 1000큐비트 컴퓨터를 개발했으며, 올해 1400큐비트 컴퓨터를 선보일 예정이다. 반면, 한국은 정부 주도로 올해부터 1000큐비트급 양자컴퓨터 개발을 시작했고, 2032년까지 양자컴퓨터, 양자인터넷, 양자 센서 개발을 추진할 계획이다.
한 양자기술 업체 관계자는 “삼성종합기술원이 양자컴퓨터 개발을 시도했지만 중단됐다”며, “대기업의 참여 없이는 어려운 상황”이라고 말했다. 정부 예산을 투입하더라도 한국표준과학연구원(KRISS)과 같은 정부출연연구원만 중심이 되면 글로벌 경쟁에서 우위를 점하기 어렵다는 우려가 제기되고 있다.
전문가들은 대만이 엔비디아의 지원을 받아 AI 서버의 90%를 생산하는 중요한 국가로 급부상한 사례를 들며, 우리나라도 양자컴퓨터의 뇌에 해당하는 큐비트뿐 아니라 양자 부품, 장비, 하드웨어, 소프트웨어 등 양자기술 생태계를 구축하고 산업 공급망을 마련해야 한다고 강조했다.
한국양자정보학회 한상욱 회장은 “양자기술이 산업으로 전환되는 시점에서 학회가 중요한 역할을 할 것으로 기대하지만, 현재 회원 수는 500~600명으로 대부분 물리학 전문가들이다. 실질적인 결정을 내릴 수 있는 대기업 C레벨 인사의 참여가 필요하다”고 말했다.
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