AI 다음으로 세상을 변화시킬 기술은 바로 양자컴퓨터

과학자, 공학자들에게 AI 다음으로 세상을 변화시킬 기술은 뭘까요? 라고 묻는다면,

상당수의 전문가들은 바로 양자컴퓨터를 손에 꼽는다. AI 기술 다음 단계로 양자컴퓨터가 구현된다는 얘기다.

/ 매일경제 '미라클레터' 참조

 

 

 

구글이 개발한 양자컴퓨터 '시커모어/Sycamore '

 

 

 

 

양자역학이 정립되기 이전에 우리는 전자기기를 자유자재로 활용할 수 없었다. 양자역학이 정립되면서 반도체는 물론 다양한 전자기기를 편리하게 사용할 수 있게 됐다. 이 과정에서 ‘데이터’가 발생한다. 이 데이터가 쌓이고, 컴퓨팅 기술이 발전하면서 비로소 AI 시대에 들어서게 되었다.

 

 

 

다만 AI 시대는 한계가 있다. 바로 ‘컴퓨팅 파워’다. 더 좋은 AI를 만들고, 더 나은 서비스를 제공하려면 더 많은 데이터를 더 빨리, 그리고 더 정교하게 분석해야만 한다. 빅테크 기업이 천문학적인 돈을 투자해 엔비디아의 GPU를 확보하려는 이유다.

 

 

 

현재 단계에서 이러한 경쟁은 끝이 없다. 현재 기술 상으로는 말이다. 누가 더 많은 GPU를 확보하느냐의 싸움이다. 이러한 상황에 ‘돌파구(Breakthrough)’가 될 수 있을 것으로 주목받는 기술이 바로 양자컴퓨터다. 즉 인간이 지금껏 쌓아온 기술이 더 큰 미래를 향해 나아가려면 데이터 처리와 관련된 기술적 진보가 반드시 있어야 한다는 것이다.

 

 

예를 들어 자율주행차를 보면, 현재 자율주행은 특정 지역에서 수많은 훈련을 받아야만 운행이 가능하다. 안전이 최우선인 만큼, 수많은 테스트가 필요하다. 역시 데이터 처리가 큰 영향을 미친다. 도로의 폭이 조금만 달라져도, 신호등의 모습이 달라져도, 어두워져도, 자율주행차가 처리해야 하는 데이터는 기하급수적으로 늘어나게 된다. 현재 기술로 이를 자유자재로 처리한다는 것은 불가능에 가깝다.  AI도 마찬가지. 기존 AI보다 더 나은 성능을 보이려면 보다 많은 데이터를, 빠르고 정확하게 계산해야만 한다.

 

 

 

여기서 바로 양자컴퓨터의 기술이 필요한 이유가 생긴다. 매우 단순하게 압축해서 설명하자면 이렇다. 양자컴퓨터는 기존 컴퓨터의 ‘비트’가 아닌 ‘큐비트’를 기본 단위로 한다. 양자역학에서는 0도 아니고, 1도 아닌 ‘중첩’이라는 현상이 나타난다. 이를 활용하면 동시에 더 많은 계산이 가능하고, 결국 슈퍼컴퓨터가 몇만년에 할 수 있는 계산을 단 몇 초 만에 풀 수 있다고 한다.

 

 

 

덧붙여 설명하자면 큐비트는 중첩이라는 현상을 활용해 수많은 경우의 수를 표현할 수 있다. 양자역학은 확률을 기반으로 한다. 결정된 값을 내놓는 게 아닌 수많은 확률을 던질 수 있는 만큼 다양한 값을 받을 수 있다. 이 과정에서, 낮은 확률은 제거한다. 즉 계산 결과 중 오답일 가능성이 큰 것을 떨어트릴 수 있다.

 

 

 

양자컴퓨터는 꾸준히 발전하고 있다. 현재 이 큐비트를 안정적으로 늘리는 연구를 중심으로 구글, IBM 등의 기업들이 경쟁을 벌이고 있다. 현재 이들이 만든 양자컴퓨터는 연구용으로 전 세계 수많은 연구자가 활용을 하고 있다.

 

 

 

IBM의 양자컴퓨터를 연구한 한 전문가는 다음과 같이 말했다고 한다.

 

“지금은 양자컴퓨터라는 게 슈퍼컴퓨터보다 대단하다, 라고 말을 하기는 어려운 상황이다. 어떠한 특정한 문제에서 컴퓨터를 뛰어넘는 결과를 보이는 상황이랄까. AI도 알파고 이후 몇 년간 이를 활용하기 위한 많은 시도가 있었지만 쉽지 않았다. 양자컴퓨터도 마찬가지라고 본다. 아직은 더 개발되어야 하고, 더 많은 진보가 필요하다.”

 

 

 

양자컴퓨터에 관한 최근 성과는 다양하다. 알파폴드처럼 신약 후보 물질 발굴을 위한 양자컴퓨터 접근을 위한 연구부터 딥마인드도 포기한 전력망 효율화에 양자컴퓨터가 활용될 수 있다는 연구, 현재 가장 강력하다고 알려진 RSA 암호를 풀었다는 연구 등 조금씩 현실로 다가오는 듯한 느낌이다. IBM은 올해 4월, 대학 캠퍼스에 최초로 양자컴퓨터를 설치하기도 했다.

 

 

 

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