가라앉은 양자컴퓨터의 거품

양자컴퓨터의 성능은 기존의 컴퓨터와 비슷하다?

양자역학을 이용한 양자컴퓨터(Quantum Computer)에 대해서 여러분도 한 번쯤은 들어보셨을 겁니다. 일반적인 컴퓨터는 데이터를 0과 1로 처리합니다. 이 0과 1의 단위를 비츠(bits)라고 합니다. 반면, 양자컴퓨터는 원자보다도 더 작은 분자들이 움직이는 법칙을 이용합니다. 이를 쿼비츠(Qubits)라고 하는데, 이는 데이터를 0과 1, 그리고 이 둘이 동시에 중첩된 상태로 표시한다는 것입니다. 이는 수많은 상황을 동시에 시험하게 할 수 있습니다. 이에 따라 양자컴퓨터는 기존의 컴퓨터보다 더 빠르게 계산할 수 있고, 또는 기존의 컴퓨터론 계산할 수 없는 문제마저 해결할 수 있습니다.

2011년부터 캐나다의 컴퓨터 회사인 D-Wave Systems는 단열양자계산(adiabatic quantum computing)을 이용한 양자 컴퓨터를 상용화하였습니다. 수많은 연구자들은 이 컴퓨터가 다른 컴퓨터에 비해 얼마나 우위를 점할 수 있을지에 대해서는 아직 회의적입니다. 그러나 이번 년도 초에 시행된 구글과 나사의 실험에 따르자면, 양자컴퓨터는 출하 알고리즘(off-the-shelf algorithms)을 푸는 데에는 기존의 컴퓨터보다 35,500배 더 빠르다고 합니다.

그러나 아직 속단하긴 이릅니다. 또 다른 연구에서는 이와 정 반대의 결과가 나왔기 때문입니다. 스위스 연방 기술 연구원의 물리학자인 마티아스 트로이어(Matthias troyer)가 Science지에 공동으로 기고한 논문에 따르자면, 양자컴퓨터는 기존의 컴퓨터에 비해 우위를 점한다고 보기엔 어렵단 것입니다.

“양자컴퓨터가 기존의 컴퓨터보다 빠르다고 보긴 어렵습니다. 전체적으로 보자면, 양자컴퓨터는 기존의 컴퓨터와 비슷한 수준이었어요.”

마티아스 트로이어의 팀은 D-Wave의 양자컴퓨터가 특정한 경우에선 일반적인 컴퓨터보다 5배 더 빠르지만, 몇몇 경우엔 기존의 컴퓨터보다 약 100배 정도 느리다는 것을 발견했습니다. 즉, 양자컴퓨터의 상용화가 일반적인 컴퓨터의 종말을 뜻하는 것은 아니란 것입니다. 그렇다면 양자컴퓨터의 세기는 시작하기도 전에 끝나는 것일까요? 아직까진 아닙니다. 특정한 알고리즘을 푸는 데에는 양자컴퓨터가 아직 일반 컴퓨터보다 더 빠르기 때문이죠. 회사에서는 트로이어가 사용한 알고리즘이 너무 쉬운 알고리즘이었다고 생각하고 있습니다.

“과학에서 특정한 결괏값은 그다지 중요하지 않습니다. 더 어려운 알고리즘을 준다면 결과는 달라질 수 있어요.” 컴퓨터 공학자이자 D-Wave의 영업팀 책임자인 콜린 윌리엄스(Colin Williams)는 이렇게 말합니다. 그는 남캘리포니아 대학의 연구원인 이테이 헨(Itay Hen)의 연구 결과를 들며 이와 같은 발견이 별것 아니라고 덧붙이고 있습니다. 헨의 연구 결과에 따르자면, 몇몇 분야에 있어선 양자컴퓨터가 일반적인 컴퓨터보다 더 빠르다는 것입니다. 그러나 그는 자신의 연구가 아직 ‘시작에 불과’하다고 하며, “아직 낙관하기엔 이르다”고 경고합니다.

연구자들은 D-Wave의 양자컴퓨터가 기존의 컴퓨터보다 더 빠를지에 대한 연구를 계속 할 것입니다. 트로이어는 “앞으로 어떠한 연구도 D-Wave의 양자컴퓨터가 가진 문제점을 배제할 순 없을 것이라고 못박았습니다. 그러나 그는 특정한 상황에서는 양자컴퓨터가 일반 컴퓨터에 비해선 우위를 점할 것이며, 이 ‘특정한 상황’을 실제로 응용할 수 있다면 양자컴퓨터는 사라지지 않을 것’이라고 그는 덧붙였습니다.

D-Wave의 양자컴퓨터는 특정한 계산에 특화되어있습니다. 두 점 간의 거리 중 가장 가까운 경로를 찾는 계산 역시 D-Wave가 만든 양자컴퓨터의 특기입니다. 만약 이 기술이 기존의 기술보다 우위를 지닌다면, 항로 시스템 설정이나 택배 기업과 같은 곳에서 요긴하게 쓰일 수 있을 것입니다. (Wired)