"양자컴퓨터가 신약 개발하는 시대 머지 않았다"

사이언스 보도

30일(현지시간) 사이언스는 전 세계 양자컴퓨터 개발 경쟁을 집중 소개하며 양자컴퓨터가 신약을 개발하는 데 쓰이는 미래를 예측하는 내용의 기사를 실었다.  게티이미지뱅크 제공

슈퍼컴퓨터로 해결하는 데 오랜 시간이 걸리는 문제를 빠르게 해결할 수 있을 것으로 기대되는 양자컴퓨터를 다양한 분야에서 활용하기엔 아직 시기상조다. 기본 정보단위인 '큐비트'를 안정화하고 성능을 더 강화해야 하는 과제가 있기 때문이다. 

30일(현지시간) 국제학술지 '사이언스'는 보도를 통해 새로운 전망을 내놨다. 전 세계 양자컴퓨터 개발 경쟁을 집중 소개하며 양자컴퓨터가 신약을 개발하는 데 쓰이는 미래를 예측했다.   

기존의 컴퓨터는 정보 처리 단위인 ‘비트’를 사용한다. 비트는 마치 형광등 스위치를 끄고 켜듯 ‘0’이나 ‘1’ 둘 중 하나의 정보만 담을 수 있다. 양자컴퓨터는 양자역학의 '중첩현상'을 이용한다. 중첩현상이란 눈에 보이지 않는 ‘미시 세계’에서 한 원자가 동시에 서로 다른 상태로 존재하는 경우를 말한다. 

양자컴퓨터는 이를 이용한 정보 처리 단위인 '큐비트'를 이용한다. 큐비트는 0과 1은 물론 0과 1이 여러 방식으로 중첩된 상태도 담을 수 있어 정보 처리는 물론 연산 속도가 대폭 빨라진다. 

이론대로 난제들을 척척 풀어주면 좋겠지만 아직 기대에 못미친다. 양자컴퓨터에서 작동 가능한 큐비트 수를 늘려야 하는 동시에 안정적인 상태로 만들어야 한다. 큐비트는 빠르게 사라지거나 오류가 나기 쉬워서 정확한 계산을 하기 힘들다. 또 양자컴퓨터가 빠르게 풀 수 있는 문제를 찾아 적합한 알고리즘도 만들어야 한다. 

사이언스는 먼저 미국 양자컴퓨팅 스타트업인 퀀티넘(Quantinuum)이 지난해 이터븀 이온이 포함된 칩을 사용해 가장 안정적인 상태에 있는 수소 분자 내 두 전자의 정확한 배열을 계산한 결과를 소개했다. 퀀티넘은 전자기장으로 이온을 잡아두는 이온트랩을 이용해 큐비트를 만들었다. 사이언스는 "앞으로 더 복잡한 분자를 처리할 것으로 예상되는 고급 양자 시뮬레이션의 첫 번째 시연이었다"라고 평가했다.  퀀티넘은 양자컴퓨터가 가장 우선적으로 수행할 수 있는 작업으로 신약 개발과 새로운 촉매 개발을 짚는다.

양자컴퓨터가 다룰 수 있는 큐비트 수도 늘어나고 있다. 지난해 IBM은 작은 초전도 회로를 기반으로 한 1121큐비트 양자컴퓨터를 공개했다. 이는 2021년에 출시된 127큐비트 버전보다 큰폭으로 늘어난 수치다. 미국 스타트업인 '아톰 컴퓨팅'은 지난해 1180큐비트 양자컴퓨터를 선보였다. 큐비트 수뿐 아니라 정확성을 높이기 위해 미국 스타트업 '큐에라', 마이크로소프트 등 전 세계 기업이 최적의 양자컴퓨팅 알고리즘을 개발하기 위해 경쟁 중이다. 

최근에는 기존 컴퓨터와 양자컴퓨터 기술을 함께 이용하는 '하이브리드' 방식으로 신약을 개발하는 시도가 이뤄지고 있다. 지난해 9월 프랑스 양자컴퓨팅 기업인 '파스칼'과 '큐비트제약'이 단백질을 둘러싸고 있는 물 분자를 추적하는 하이브리드 방식을 설명하는 논문을 발표한 것이 대표적이다. 홍콩 스타트업 인실리코 메디신은 지난 2월 IBM의 16큐비트 하이브리드 알고리즘이 암을 유발하는 돌연변이 세포 'KRAS' 억제제를 찾는 데 도움을 줬다고 밝히기도 했다. 

사이언스는 "구글과 IBM 등의 과학자들이 곧 수십만 큐비트를 마음대로 사용할 수 있는 로드맵을 가지고 있다"면서 양자컴퓨터 기술이 향상되며 신약 개발에 필수적으로 사용될 것이라고 내다봤다. 
 

[이채린 기자 rini113@donga.com]