기존 컴퓨터가 0과 1만 구분할 수 있는 반면, 양자 컴퓨터는 0과 1을 동시에 공존시킬 수 있는 게 특징이다.
이론적으로 현존하는 슈퍼컴퓨터가 수백 년이 걸릴 문제를 단 몇 초에 풀 수 있을 정도로 매우 빠르다고 한다. 특히 미국 대통령 조 바이든은 중국의 양자 기술만 콕 집어 제재를 가하라고 행정 명령할 정도다.
이론적으로만 설명되던 양자컴퓨터가 실제로 12월 초에 국내에서 첫 가동되었다.
양자컴퓨터의 칩(QPU)은 손바닥만 한데, 구조물 대부분은 열을 식히기 위한 냉동기로서 영하 273도의 진공상태로 존재한다.
지금은 실험 단계를 벗어나 연구 목적으로 활용할 수 있는 수준의 양자컴퓨터는 활용도 무궁무진하다고 볼 수 있겠다.
양자컴퓨터는 전 세계에서 5번째로 설치되었다(2024년 12월 기준). 활용도는 물류, 신약 개발 등 최적화 문제에 적합하다고 한다.
현재의 컴퓨터는 사실 너무 느리다. 느린 컴퓨터로 계산하고 문제를 해결하기까지 시간 대부분을 허비한다. 하지만 양자컴퓨터는 많은 계산을 동시에 고속으로 처리할 수 있어서 할 수 있는 일은 많다.
예를 들어, 방대한 데이터를 갖는 DNA 정보를 사전에 등록하면 관리가 수월해지고, 기후를 예측하거나 신약이나 치료제 개발에 도움이 된다. 이 밖에도 IT, 예술, 영화, 의학, 식량 및 에너지 문제 등 전반에 걸쳐 인간으로서 해결할 수 없는 다양한 문제를 처리해 줄 뿐 아니라 모의 시뮬레이션을 통해 미래를 예측할 수 있게 되므로 앞으로 나아갈 방향을 제시해 준다. 단지 환경적 제약으로 공상에만 머물러야 했던 상상 이상을 현실로 만들 수 있게 된 것이다.
암 연구 권위자인 연세대 의대 정재호 교수는 “신약을 개발할 때 질병의 타깃 단백질과 이를 조정할 수 있는 약물 등 다양한 물질을 탐색하고 최적화하는데, 이 모든 과정이 바로 계산이다”라며 “양자 컴퓨터로 계산을 획기적으로 개선한다면, 화이자의 46억 원짜리 혈우병 치료제 베크베즈 같은 약도 4억 원, 4,000만 원에도 개발할 수 있을 것”이라고 말했다. 이처럼 혁신적인 개발은 곧 인류의 발전과 안녕에 직결되므로 급격한 변화를 가져오게 한다.
양자컴퓨터 기술 개발 현황을 보면 MS는 2033년을 실용적 양자컴퓨터 개발을 목표로 하고 있고 IBM은 2026년 1만 큐비트 이상 프로세서 개발을 목표로 한다. 구글은 2029년까지 상용 수준의 양자컴퓨터를 개발 목표로 하고 있다.
한편, 어떤 집단이나 일부 국가에서 양자컴퓨터를 이용해 은행 정보나 주민등록번호와 같은 민감한 정보를 수집하고 암호화된 정보를 해독할 것으로 예상하고 있다. 특히 현재의 비트코인 가치도 무의미해질 것으로 보인다.
빠른 연산이 가능한 양자 컴퓨터에 암호 해독은 매우 쉬울 것이다. 몇백 년, 몇천 년이 걸릴 일을 단 몇 분 내지 몇 초 만에 해결되므로 보안에 아주 유용하다. 또한, 신소재 및 화학 시뮬레이션 등 분자 구조 및 반응을 시뮬레이션하는 데도 사용될 수 있다.
그 외에도 복잡한 패턴 및 데이터를 분석하고 처리하는 데 유용하며 특히 IT분야의 머신 러닝 및 인공지능 알고리즘의 효율적으로 사용할 수 있다. 또 항공우주 분야의 최적화된 기체 설계에 적합하고 AI의 발전으로 그동안 할 수 없었던 정교한 미래를 예측할 수 있다. 미래를 예측한다는 건 인간의 한계를 뛰어넘는 것으로 많은 사람의 지식을 하나의 컴퓨터에 저장해 산출한 데이터를 가지고 미래 예측이 가능하다. 인류의 모든 지식이 매일 업데이트되도록 설계한다면 지금의 느린 컴퓨터로는 불가능하다.
그러니 양자 컴퓨터를 개인에게 판매하여 이익을 취하기보다 아무런 대가 없이 모두가 사용할 수 있도록 하는 것이 서로에게 좋다. 독점은 최악의 결과를 낳고 방해를 만들고 발전을 느리게 한다.
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