아이온큐(IONQ)? 양자컴퓨터에 대해 알아보자(1)

 

 
우리나라 서학개미들이 미국에서 가장 많이 담고 있는 주식 중 하나가 테슬라입니다. 그런데 지난 9월에 테슬라를 앞서는 종목이 나와 화제였습니다. 
 
https://www.hankyung.com/article/2023100434796

"테슬라보다 더 샀다"…서학개미 쓸어 담은 종목은?

 
바로 양자컴퓨터 개발하는 업체인 아이온큐(IONQ)입니다. 사실 원래도 아이온큐는 꾸준히 서학개미가 담은 종목 10위 권 안에 있었습니다. 아이온큐 기업에 대해서는 다음에 알아보고, 오늘은 도대체 양자컴퓨터가 무엇인지 그리고 왜 난리인지 살펴보겠습니다.

양자컴퓨터란

양자컴퓨터는 전통적인 컴퓨터와 다르게 양자역학의 원리를 사용하는 컴퓨터입니다. 기존의 컴퓨터가 0 또는 1의 비트로 정보를 처리하는 반면, 양자컴퓨터는 ‘큐비트’라는 것을 사용하여 0, 1, 또는 그 어느 지점에서도 존재할 수 있는 상태를 표현할 수 있습니다.

 

양자컴퓨터가 실제 생활이나 산업에 어떻게 도움이 되나

양자컴퓨터는 다양한 산업 분야에 혁신을 가져올 잠재력을 지니고 있습니다. 예를 들어, 양자컴퓨터는 복잡한 기상 예측, 암호 해독, 자율 주행차의 경로 최적화, 신약 개발 및 도시 교통 최적화와 같은 고도의 계산이 필요한 분야에서 효과적으로 활용될 수 있습니다. 이러한 분야에서 기존의 슈퍼컴퓨터보다 더 빠르고 효율적인 연산을 수행할 수 있는 양자컴퓨터의 특성은 산업 발전에 중요한 역할을 할 것으로 기대됩니다. 또한 금융 분야에서는 복잡한 리스크 계산을 효율적으로 수행할 수 있으며, 항공 분야에서는 항공기 설계와 고장 원인 분석을 위한 양자컴퓨터의 활용이 검토되고 있습니다. 이처럼 양자컴퓨터는 각 분야의 특정 문제 해결에 있어 중요한 도구가 될 것입니다.

양자컴퓨터가 슈퍼컴퓨터와 본질적으로 다른 점

양자컴퓨터와 기존 슈퍼컴퓨터의 본질적 차이는 계산 방식에 있습니다. 슈퍼컴퓨터는 이진수를 사용하는 전통적인 컴퓨팅 방식을 따르지만, 양자컴퓨터는 양자역학의 원리를 활용합니다. 양자컴퓨터는 양자비트(큐비트)를 사용하여, 하나의 큐비트가 동시에 여러 상태를 나타낼 수 있는 '양자 중첩'을 통해 계산합니다. 이로 인해 양자컴퓨터는 매우 복잡한 문제를 훨씬 빠른 속도로 해결할 수 있으며, 특히 양자역학, 재료 과학, 암호학 등 특정 분야에서 혁신적인 성과를 낼 수 있습니다.

슈퍼컴퓨터는 할 수 없는데, 양자컴퓨터는 할 수 있는 일

양자컴퓨터가 슈퍼컴퓨터와 다른 점은 큐비트의 양자 중첩과 얽힘을 이용하여 병렬 처리를 수행한다는 점입니다. 이로 인해 양자컴퓨터는 특정 계산 문제에 있어서 기존 슈퍼컴퓨터보다 훨씬 빠른 속도로 해결할 수 있습니다. 예를 들어, 큰 수의 소인수 분해 문제는 양자컴퓨터를 사용하면 수분 이내에 해결 가능하지만, 현재의 슈퍼컴퓨터로는 백만 년이 걸릴 수 있습니다. 또한, 양자컴퓨터는 기존 컴퓨터가 해결하기 어려운 복잡한 시뮬레이션과 최적화 문제에도 유용하게 사용될 수 있습니다.

양자컴퓨터 구성요소

큐비트는 미세한 물리적 및 열적 영향에 매우 민감하며, 이로 인해 양자컴퓨터는 매우 까다로운 환경에서 운영되어야 합니다. 예를 들어, 일부 양자컴퓨터는 절대영도 근처의 온도에서 작동해야 합니다.

양자컴퓨터는 기존의 반도체 기술과는 다른 구성요소를 사용합니다. 예를 들어, 고정된 이온 큐비트(trapped ion qubits)를 사용하는 시스템은 진공, 레이저, 광학 시스템, 라디오 주파수 및 마이크로웨이브 기술 등 다양한 분야의 기술을 통합해야 합니다. 또한, 이러한 큐비트를 제어하기 위해 정밀한 레이저 소스, 냉각을 위한 레이저, 그리고 양자 상태를 측정하기 위한 광자 탐지기 등이 필요합니다.

양자컴퓨터의 컨트롤 프로세서는 복잡한 양자 오류 수정 알고리즘을 실행하는 중요한 역할을 하며, 이는 상당한 고전적 정보 처리 작업을 필요로 합니다. 이러한 컨트롤 프로세서는 양자컴퓨터의 크기에 따라 여러 처리 요소로 구성될 수 있으며, 이는 양자컴퓨터를 위한 맞춤형 하드웨어의 개발이 필요함을 의미합니다.