양자컴퓨터란 무엇인가? 양자컴퓨터 기술을 알아보고 관련주, 수혜주를 알아보자.

양자컴퓨터란 무엇인가?

 

 

 

 

"1,400만605개의 미래들을 봤어. 우리가 이길 수 있는 경우의 수는 하나뿐이야."

 

 

 

영화 '어벤져스: 인피니티 워'를 보면 아이언맨, 스파이더맨, 스타로드 등 타노스와 마지막 결투를 벌이지만, 도무지 이길 묘수가 나오지 않는다. 그때 결국 답을 찾아낸 이는 바로 마법사 닥터 스트레인지, 영화를 보면 그는 그 잠깐의  짧은 시간 동안 1,400만605번의 경우의 수를 모두 내어다보고는 어벤져스가 이길 수 있는 단 하나의 미래를 기어이 찾아낸다.

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양자컴퓨터란?

 

 

 

양자컴퓨터의 활용 방안 또한 위와 같은데, 입자의 상태가 중첩되고 얽히는 양자물리 현상을 제어해 계산을 수행하는 컴퓨터를 뜻하며 마치 닥터 스트레인지와 같이 한번에 무수한 계산식을 한꺼번에 처리해나간다.

 

 

기존 클래식 컴퓨터의 계산식은 0과1 비트로 경우의 수를 순차적으로 계산하여 결과 값에 도달한다. 그러나 양자 컴퓨터는 0과 1이 함께 존재하는 '큐빗'의 단위로 확률에 대한 계산값을 기존 컴퓨터와는 차원이 다른 속도로 계산 할 수 있게된다.

 

 

양자역학의 과학이 들어갈 양자 컴퓨터의 계산식은 중첩 상태를 활용한 병렬계산으로 빠른 시간에 속도가 지수함수에 따라 증가하며 결과값에 도달할 것으로 과학자들은 예상하고 있다.

 

 

양자역학이란 현재의 물리법칙이나 운동법칙 등이 우리가 기존에 알고있던 상식으로는 이해하기 쉽지않다. 양자(Quantum)란 얼마나 많이 라는 뜻으로, 쉽게 풀어보자면 에너지의 최소 단위에 대한 역학을 뜻한다.

 

 

눈에 보이지도 않는 '미시세계의 영역'으로 그 똑똑한 덴마크의 저명한 물리학자 닐스 보어는 양자역학에 대해 이렇게 말하기도 했다.

 

 

"양자역학을 보고도 제정신인 사람은 양자역학을 제대로 이해하지 못한 사람이다." 

 

 

 

 

리처드 파이만이라는 저명한 물리학자 또한 양자역학에 대해서 이렇게 말했다.

 

 

 

"양자역학을 제대로 이해한 사람은 이 세상에 단 한명도 없다."

 

 

 

또한 우리가 익히 알고있는 아이슈타인 또한 양자역학을 오랫동안 부정해오기도 했다. 이처럼 양자역학 자체는 우리가 물리학자가 아닌 이상 이해하기도 어렵고 매우 복잡한 과학의 지식이며 또한 존재자체의 명확한 정의를 내리기 힘들정도로  글을 통해 모든것을 설명하기는 어려우나.

 

 

 

예를들어 복잡한 미로찾기의 도안을 클래식 컴퓨터와 양자역학 컴퓨터로 함께 결과값을 도출할 경우 클래식 컴퓨터는 입구에서 출구까지의 계산 산출이 나올때까지 막힌길을 하나씩 도출하지만 양자역학 컴퓨터로는 복잡한 미로의 입구로부터 무수한 줄기로 뻗어나가며 계산 산출 시간을 줄일 수 있다.

 

 

쉽게 말해 미로찾기를 한사람이 하는 것과 수백, 수천명의 사람이 한번에 미로찾기 출구를 찾는 싸움인 것이다.

 

 

 

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양자컴퓨터는 닥터 스트레인지?

 

 

 

앞서 설명한 닥터 스트레인지의 영화 속 장면은 허구의 이야기지만 '어벤져스'의 이러한 장면은 양자컴퓨터가 우리에게 가져다 줄 미래를 꽤나 쉽게 설명해 준다. 미래의 결과값을 가장 정확하고 빠르게 예측하는 방법은 모든 변수를 한꺼번에 0대입하여 변수의 변화가 가져올 모든 경우의 수를 점검하는 전수 조사라 할 수 있다.

 

 

그러나 인간의 능력으로 그 많은 걸 다 계산하는 것은 불가능에 가까우며 컴퓨터를 개발하고 더 나아가 슈퍼 컴퓨터까지 나온 지금이지만, 아무리 간단해보이는 예측이라 할지라도 현실에서의 다양한 제약과 조건들이 더해지면 경우의 수가 쉽게 수백만, 수천만 가지를 넘어버리며 예측하기란 오랜 시간이 걸린다.

 

 

그런데 만약 억, 조, 경 단위를 넘어서는 경우의 수를 더욱더 빠른 시간 안에 도출할 수 있게하는 양자역학 컴퓨터의 개발이 현실화 된다면, 최선의 결과값을 지향할 수 있고, 모든 경우의 수를 고려할 수 있을 것이라는 인간의 갈망으로 인해 양자역학을 이용한 컴퓨터를 개발하고 있는 것이다.

 

 

영화 속 닥터 스트레인지처럼 단시간에 수많은 경우의 수를 전수조사 할 수 있게 해주는 것은 바로 미래의 양자컴퓨터가 될 것이다.

 

 

양자기술의 상용화로 가장 크게 바뀌게 될 산업군은 안보와 보안 전략기술로 현재 대부분의 암호체계는 '매우 큰 수의 소인수분해는 어렵다는 사실에 기반하고 있다. 이러한 원리를 활용한 공개키 암호 RSA는 클래식 컴퓨터로는 해독에 약 100만 년이 걸리기 때문에 무척 안전한 암호로 여겨지고 있다.

 

 

그러나 양자컴퓨터가 등장하면 이론상 양자컴퓨터는 RSA 기반 암호를 단 1초면 해독할 수 있으며 클래식컴퓨터과 비교하면 무려 30조 배 빠르다. 일상에서 사용하는 결제정보부터 적국 군사시스템에 이르기까지, 모든 것을 해킹하는 시대가 올 수도 있지만 또한 모든 정보 해킹을 원천 차단하는 기술이 될 수도 있다.

 

 

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한국의 양자 컴퓨터시장은 시작도 못하고있다.

 

 

기본적으로 양자기술은 기초과학 분야와 맞닿아 있다. 이런 분야에선 대학이나 국가기관 연구원들이 산업 현장에서 결정적인 역할을 하게 된다.

 

 

현재 김정상 듀크대 교수와 크리스토퍼 먼로 교수는 함께 양자컴퓨터 기업 아이온큐를 공동 창업하여 상온에서 사용 가능한 양자컴퓨터를 개발중이다.

 

 

또한 미 국립표준기술연구소(NIST)에서 양자를 연구하며 '슈퍼컴퓨터가 1만 년 걸리는 문제를 양자컴퓨터가 단 200초 만에 풀었다'는 논문을 발표해 화제를 낳았던 구글 양자 하드웨어팀 전 최고 책임자 존 마르티니스 교수도 오랜 시간 대학에서 양자물리를 연구했다.

 

 

양자물리 권위자인 김재완 고등과학원 부원장은 "현재 한국은 표준연구원, 한국전자통신연구원, 한국과학기술연구원 등 3개 연구소가 경쟁하며 협조하는 관계"라며 "국가 연구기관의 젊은 학자들에게 충분한 연구 기회를 줄 수 있어야 한다"고 강조했다.

 

 

앞선 설명처럼 앞으로 양자컴퓨터의 중요성은 두말하면 입아플 정도로 중요한 기술이라고 할 수 있다. 바이오, 신약, 기상예보, 건축, 좌표, 소재, 보안 등등 양자컴퓨터가 앞으로 미래의 인류에게 해줄수 있는 일들은 무궁무진하며 모든 확률과 경우의 수를 단시간에 빠른 결과 값으로 인류를 인도해준다.

 

 

역시 주요 선진국들에서는 이런 양자컴퓨터의 기술개발이 이미 오래전부터 진행되어 왔다. 특히 양자컴퓨터의 강국은 역시나 미국으로 국가 차원의 연구 지원을 위해 양자법(국가양자연구집중지원법)을 2018년 12월 통과시키며, 2020년부터 5년에 걸쳐 인공지능(AI) 및 양자컴퓨팅 연구센터 설립 및 지원에 10억 달러(약 1조3,000억 원)를 쏟아붓고 있는 실정이다.

 

 

그러나 한국은 반도체 최강국이라는 명성과는 반대로 양자 분야에선 선두권 국가들과 확연한 격차를 보이고 있다. 한국의 양자기술은 대략 미국과 유럽연합(EU)의 60~80% 수준으로 전문 인력, 시장 규모 등 모든면에서 열세다.

 

 

한국과학기술정보연구원(KISTI)에서 2016년부터 5년간 발행한 관련 논문을 보면 피인용된 한국의 양자컴퓨터 전문 인력은 총 264명으로 미국 3,526명과 EU 3,720명, 중국 3,282명 등 경쟁국과 비교하면 10분의 1에도 미치지 못하는 수준이다.

 

 

국내 양자컴퓨터 시장 규모는 지난해 기준 34억 9,000만 원으로 세계 시장 총 규모인 4억7,160만 달러의 불과 0.56%에 그치고있다.

 

 

 

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양자컴퓨터 어디에 쓰일까?

 

 

 

현재 국가단위 뿐 아니라. 여러 글로벌 기업의 인식 또한 미래 양자컴퓨터 기술력이 현재 슈퍼컴퓨터 능력을 압도할 것이라고 확신하며 벌써부터 활용 방안을 찾아가는 중이다.

 

 

정유회사 엑슨모빌에서는 양자컴퓨터 분야 선두두자인 IBM과 손잡고 물류 최적화 알고리즘을 개발 중인데, 엑슨모빌에 따르면 기후나 가격 등을 고려해 전 세계 각지에서 운용 중인 약 500척의 액화천연가스(LNG)선의 최적 이동 경로를 도출하는 경우의 수는 2의 100만제곱 가지로 이러한 압도적인 경우의 수를 미래 양자컴퓨터 이용하여 약 500척의 배가 이동하는 가장 최적의 경로를 도출할 수 있을 것으로 보고있다.

 

 

또한 신소재를 찾아내는 등의 다양한 시뮬레이션에도 양자컴퓨터가 활용된다. 신약 개발은 일일이 시험을 거치며 새로운 신약을 찾아내는 데 보통 10년 이상 소요되기도 하지만 양자컴퓨터를 활용하면 이런 시간을 획기적으로 줄일 수 있다.

 

 

효율적 배터리 구조를 설계하거나 금융 포트폴리오를 구성하는 등 미래산업에서 획기적인 기술력을 발휘할 것이며, 인공지능(AI)의 머신 러닝을 양자컴퓨터 기반으로 운용하여 기능성과 정확성이 기존 클래식 컴퓨터보다 훨씬 좋아질 수 있다.

 

 

 

양자컴퓨터 기술 관련주, 수혜주

 

SK텔레콤, 코위버, 우리넷, 옵티시스, 드림시큐리티, 시큐브, 쏠리드, 아이에이, 피피아이 등이 있으며 해외의 유명한 양자컴퓨터 관련 기업은 아이온큐(IONQ) , IBM, 구글 (알파벳) 등을 꼽을 수 있다.

 

 

 

출처: https://qlehfl0321.tistory.com/ [돈이 money? 의 돈 공부 거기에 일상까지 한 스푼 더합니다.]

 

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