생활속 과학이야기 최근 들어 슈퍼컴퓨터 능력보다 1억 배나 빠르다는 양자컴퓨터(Quantum Computer)에 대한 관심이 전 세계적으로 뜨겁다. 양자컴퓨터는 양자역학의 원리에 의해 동작되는 '꿈의 컴퓨터'라 할 수 있다. 슈퍼컴이 100년 걸릴 연산도 양자컴퓨터는 100초면 해결한다. 그동안 '정보'를 표현하기 위해서는 0이나 1처럼 주로 이진법의 비트(bit)가 주로 단위로 사용되어 왔다. 하지만, 최근 나노 크기의 정보 표현이 익숙해지다 보니 기존 이분법적 정보 표현으로는 더 이상 설명이 어려워 새로운 형태의 정보표현이 필요하게 되었다. 양자컴퓨터의 기본 정보표현은 0과 1외에도 둘 상태를 동시에 갖는 큐비트(quantum bit, qubit)이다. 비트보다 담을 수 있는 정보량도 급격히 증가해 효율적 계산도 가능하다. 주요 특성으로는 중첩성·간섭성·얽힘성(entanglement) 등을 든다. 이들은 정보가 더 이상 복제가 되지 않는다는 점이 특징이어서 정보보안성을 대폭 향상 시킬 수 있다. 따라서 양자컴퓨터는 기존 지구인들이 풀지 못했던 어려운 부분을 해결할 수 있게 됨에 따라 새로운 형태의 기술적 돌파구가 생길 전망이다. 그 첫 번째로 양자컴퓨팅의 능력을 통해 광합성의 기작 원리를 증명할 수 있다는 점이다. 에너지를 어떻게 모으고 활용하는지에 대한 방법을 알 수 있게 되어 태양전지 에너지 생산 효율을 크게 높일 수 있다. 둘째, 식물에서 자연스럽게 진행되는 질소 고정 과정의 원리를 밝혀낼 수 있다. 이렇게 되면 질소비료 공장의 효율을 더욱 높여 아프리카 등 지구촌 식량난 문제 해결이 가능하다. 셋째, 고온 초전도 현상을 양자컴퓨팅으로 증명할 수 있게 된다. 전력 전송 케이블에서 나타나는 전력 누수에 적용할 수 있을 것이다. 마지막으로, 국방이나 대테러 정보 해독 분야에서 활용할 수 있을 것이다. 양자화 된 정보는 복제가 불가능하다. 난수 해독이 불가능하기 때문에 정보는 해커가 훔쳐가더라도 정확한 해독이 불가능하다. 양자컴퓨팅은 시장 측면도 밝다. 향후 2030년 무렵이면 양자컴퓨터 분야가 1000억 달러, 양자통신이 250억 달러, 양자 센서 분야가 70억 달러에 이르는 대규모 시장이 형성될 전망이다. 지금부터라도 차근차근 투자하고 인재를 양성해 산업적 경쟁력 확보가 반드시 필요한 이유다. 정길호 ETRI 성과홍보실장·경영학박사
최근 들어 기존 풀지 못했던 어려운 부분을 해결할 수 있는 기술적 돌파구가 될 양자컴퓨터에 대한 관심이 전 세계적으로 뜨거운 가운데, 향후 2030년 쯤이면 양자컴퓨터 분야가 대규모적으로 시장이 형성될 전망이다. 