양자컴 석학 김정상 "양자기술 초능력 가까워, '인터넷'처럼 파괴적혁신 주도"

10일 '최종현학술원 특별강연'서 밝혀
기하급수적으로 늘어나는 '경우의 수' 계산
자연적·기계적 방식으로 큐비트 만드는 방법 발전
"고전컴 보완, 기술적 가능성 풀어나가는 과정"

[이데일리 강민구 기자] “인터넷도 초기에 미미했지만 세상을 바꾼 것처럼 양자기술도 파괴적 혁신을 만들어 기존 서비스에 변화를 줄 수 있다. 당장 우리 기대 수준보다 부족해 보여도 가능성은 충분하다. 기술 개발이 계속되면서 양자 컴퓨터가 고전 컴퓨터가 못하는 계산을 해내고, 우리 생활속 변화를 주도할 것이다.”

양자컴퓨팅 전문가인 김정상 듀크대 전자컴퓨터공학과 교수(IonQ 공동창업자)는 10일 ‘최종현학술원 첨단과학 특별강연’에서 이같이 설명했다. 김정상 교수는 지난 18년 동안 양자컴퓨터 기술개발을 해온 연구자이다. 뉴욕증시에 상장한 양자컴퓨터 전문기업인 IonQ 최고기술책임자이면서 미국 정부 산하 양자기술 분야 대통령 자문위원으로도 활동했다.

양자기술은 기존 암호체계를 무력화시킬 정도로 컴퓨팅 연산 속도를 높이고, 해킹이 어려워 산업 안보에 중요한 기술로 주목 받는 기술이다. 미국을 비롯해 중국 등 강국들이 정부 주도로 연구개발과 산업화에 박차를 가하고 있다.

김정상 듀크대 교수.(사진=최종현학술원 유튜브 중계 갈무리)

이러한 양자현상은 고전 역학과 달리 ‘얽힘’ 현상과 ‘중첩’ 현상이 근간을 이뤄 기존 컴퓨터에 쓰는 소자인 트랜지스터의 밀집도 한계 문제와 복잡한 ‘경우의 수 계산 문제’ 등을 해결할 수 있을 것으로 기대를 모은다.

김정상 교수는 “양자기술을 적용한 양자컴퓨터는 마치 초능력을 가진 것처럼 고전컴퓨터가 풀기 어려운 복잡한 문제를 해결하고, 소인수분해처럼 곱셈과 달리 풀기 어려운 문제도 해결할 수 있다”며 “양자의 기본단위인 ‘큐비트’를 만들기 위한 다양한 접근도 이뤄지고 있다”고 설명했다.

김 교수에 따르면 양자컴퓨터는 인공지능에 쓰는 신경망 모델에 필요한 지표(파라미터)가 6만개 필요하다고 가정하면 이보다 지표가 1000배 작아도 문제를 비슷하게 풀어낼 수 있다. 주가 변동 추이를 분석한 연구결과에서 확률 분포를 실제 계산값과 거의 비슷하게 만들어 내고, 고전 모델과 달리 학습 효율을 20~1000배 효율적으로 하는 사례도 나오고 있다.

김 교수는 현 양자컴 개발 단계를 자전거에 비유했다. 자전거를 앞바퀴를 크게 만드는 등 구조적 변화를 주면서 발전을 거듭해 현재 자전거 형태와 비슷해졌다. 양자컴퓨터에서도 기본단위인 큐비트를 만들기 위해 기계방식, 전자 방식 등을 활용하면서 최적화 방안을 찾고 있다.

김 교수는 앞으로 양자컴퓨터 기술이 발전하면 슈퍼컴퓨터와 같은 고전 컴퓨터와 상호 보완적 관계로 역할을 하며 복잡한 문제 추론, 암호화 체계 발전 등에 도움이 될 것이라고 예상했다. 김 교수는 “고전컴퓨터가 쉽게 풀어낼 수 있는 문제는 고전컴퓨터에게 맡기는게 낫다”면서도 “양자컴퓨터는 기존 컴퓨터가 풀어낼 수 없는 복잡한 문제에 집중하면서 ‘하이브리드’ 형태로 접점을 찾아나가야 한다”고 했다.

강민구 (science1@edaily.co.kr)