슈퍼컴퓨터와 비교할 수 없는 빠르고 효율적인 양자컴퓨터

현재까지 대중에게 최고의 성능을 가진 컴퓨터라 여겨지는 것은 슈퍼컴퓨터다. 그러나 양자컴퓨터는 이를 훨씬 뛰어넘는 성능과 잠재력을 갖췄다. 컴퓨터의 등장이 인류의 삶을 획기적으로 변화시킨 것처럼, 양자컴퓨터 역시 큰 변화를 불러올 것으로 예측된다. 그 이상이라 예상하는 이들도 많다.

기존 컴퓨터는 정보를 0과 1 비트 단위로 연산 처리하고 저장한다. 반면에 양자컴퓨터는 0과 1 외에도 동시에 각기 다른 연산 수행이 가능해 복잡한 계산도 빠르게 수행한다. 우리 대학교에 도입된 IBM 퀀텀 시스템 원은 127큐비트(Quantum bit, 양자컴퓨터의 기본 단위)로 2의 127승 가지의 연산을 동시에 처리할 수 있어, 기존 슈퍼컴퓨터가 수만 년 걸릴 연산을 단 몇 초 만에 수행할 수 있다.

“예를 들어 10비트 컴퓨터라 할 때, 2의 10승을 계산할 수 있어요. 즉, 124개의 정보를 처리할 수 있죠. 우리는 빠르다고 생각하지만 실상 정보 1번부터 124번까지 한 번씩 계산해야 끝나요. 한 번에 하나의 상태만 측정, 계산 가능하죠. 하지만 양자컴퓨터는 1개의 큐비트만 있으면 이를 ‘동시에’ 계산하는 것이 가능해요. 10개의 상자 어딘가에 동전 하나를 넣어 놓았을 때 슈퍼컴퓨터는 10개 상자를 하나씩 열어보지만, 양자컴퓨터는 동시에 뒤집어 보는 것이죠. 슈퍼컴퓨터가 워낙 성능이 좋아 금방 계산하는 것 같지만 127큐비트의 양자컴퓨터는 2의 127승을 한 번에 계산할 수 있으니 비교할 수 없는 수준이죠. 실제로 ‘네이처’지에서 검증된 것인데 슈퍼컴퓨터로 만 년 이상 걸리는 연산을 양자컴퓨터는 100초 만에 풀었어요.”

결국 슈퍼컴퓨터를 포함한 기존 컴퓨터와 양자컴퓨터의 차이점은 ‘연산의 속도와 양’이다. 사실, 이 차이는 우리 삶의 많은 것을 변화시킨다. 생각보다 현실의 많은 문제들이 ‘계산’을 통해 풀리는 일이 많다. 단순한 예로, 주변의 맛집을 찾는 것도 AI 기술로 데이터를 계산해 분석하는 방식이다. 그만큼 우리의 편리한 삶 이면에는 계산의 역할이 중요하다. 때문에 양자컴퓨터의 활용은 점점 더 필수적이며, 기술의 발전과 함께 빠르게 확대될 것이다.