큐비트 제어방식 플랫폼 특장점
5년서 길면 10년내 상용화 예상
국내 주요기업들 적극참여 바라
미래먹거리로 새로운 역사 기대
양자컴퓨터는 양자역학(Quantum Mechanics)의 원자·분자·입자 및 물질의 작동 방식을 다룬 물리학의 한 분야로, 거기엔 몇몇 특징이 있다. 우선 에너지와 관련한 '이산적인 값(Discrete Value, 1·2·3 처럼 간격이 뚜렷한 값)'과 입자는 물결과 입자 두 가지 모두 가진 '파동-입자 이중성', 입자의 운동은 에너지의 상태에 따라 이산적인 진동수를 가진 '평이한 진동수'를 비롯한 입자의 위치와 운동량을 동시에 측정불가한 '불확실성의 원리'도 있다.
이 분야는 양자역학의 한 분야인 양자 중첩이 매우 주요한 핵심이다. 여기서 주어진 값을 어떤 프로세스에 따라 입출력이나 연산을 동시에 나눠 일하는 병력처리가 가능하기에 아주 빠른 결과값을 얻을 수 있다. 이는 한꺼번에 여러 개의 값을 계산할 수 있다는 장점을 말하며, 데이터의 검색이나 암호 해독을 비롯 다양한 분야에서 활용 가능한 여러 이점도 있다.
그간 우리나라는 반도체 기술에 있어 크게 앞서 왔었다. 이것이 양자컴퓨터 개발에 도움이 되는지에 대해 양자컴퓨터는 반도체 기술의 연장선이 아니기에 거의 도움이 되지 않는다. 결론적으로 완전히 새로운 기술이라 생각해야 한다. 그 예로 무어의 법칙에서 대답을 얻을 수 있다. 인텔의 최고 경영자인 고든 무어(Gordon Moore)의 이름을 딴 것으로, 5년 전 산 컴퓨터에 비해 새로 구입한 컴퓨터가 훨씬 더 빠르고 정밀한 기능을 가지고도 컴퓨터의 값은 별 차이가 없음을 두고 한 말로 다른 차원의 이해가 필요하다.
최근 네덜란드의 물리학자들은 양자 원격이동(Teleportation)이라는 기술을 개발하여 순간 이동을 가능케 한 사례가 있었다. 양자컴퓨터와 밀접한 관련이 있다. 순간이동이란 1990년대 양자정보과학기술이 새로 출현되면서 첫째가 양자컴퓨터고, 다음이 도청이 불가능한 양자암호통신, 나머지가 양자 순간이동으로 이 세 가지 모두 양자컴퓨팅으로 양자 중첩 원리를 기반으로 가능했었다. 순간이동이란 물체가 이동을 하는 것이 아닌 원자 배열 정보를 전송하는 것으로 이는 물체에 대한 정보만 보내는 것이지 결코 물체가 이동하는 것은 아니다.
양자컴퓨터의 세계적인 개발추세는 우리에겐 큰 동기부여가 될 것이다. 지금껏 미국과 유럽이 선두를 유지하며 글로벌 기업인 IBM, Google 등의 회사가 미흡하지만 양자컴퓨터를 가지고 있다. 양자컴퓨터는 극초저온일수록 전기 저항이 거의 없는 특성을 활용하고 효율을 배가하여 이 분야에 중요한 발전을 이끌고 있으며, 세계적인 기업인 IBMQ, MS도 초전도체로 초고압환경이나 상온에서도 상용화될 QPU를 본격 개발 중이다.
양자컴퓨팅에는 큐비트를 제어하는 방식에 따른 몇몇 플랫폼의 특장점도 있다. 뿐만 아니라 양자컴퓨터는 장차 5년에서 길면 10년 내에, 휴대용도 20년 후 상용화가 예상된다. 우리의 경우 반도체에는 상당한 강점이 있지만, 이 분야에 실제 개발하는 전문인력도 충분치 않다.
국내에서도 이 분야가 실용화 단계를 기대하며 2022년에 국가전략기술로 선정됐다. 양자과학과 기술 분야에 국내 주요 기업들의 적극적인 참여를 바란다. 우리도 자신감을 갖고 1930년 양자물리의 완성이 인류 문명사의 첫 퀀텀 점프가 된 것처럼 양자컴퓨터가 두 번째 퀀텀 점프로 실제화되길 바라며, 기초 연구 과정에서부터 양자 산업으로 전환과 함께 미래 먹거리로 새로운 역사가 시작되기를 간절히 기대해 본다.
/김헌수 전략인재연구원장·교수
