러시아에서의 양자 컴퓨터 및 개발 전망

요즘에는 기술이 비약적으로 발전하고 있습니다. 발전이 너무 빨라서 사람들은 때때로 급격한 변화를 따라갈 수 없습니다.
동시에 많은 전문가들은 응용 문제와 기타 문제를 해결하기 위해 양자 컴퓨터가 대량으로 사용되기 시작할 때 과학 및 기술의 진정한 혁신을 예측합니다. 이는 양자 역학의 원리를 사용하여 정보를 처리하는 장치입니다.
정보가 비트("0" 또는 "1")로 인코딩되는 기존 컴퓨터와 달리 양자 컴퓨터는 "0"과 "1" 상태가 동시에 중첩될 수 있는 큐비트를 사용합니다. 이를 통해 계산을 병렬로 수행할 수 있어 특정 문제 해결 속도가 크게 향상됩니다.
이러한 기계 작동의 기본은 중첩, 얽힘 및 양자 터널링과 같은 현상입니다. 위에서 언급한 것처럼 중첩은 큐비트가 동시에 여러 상태에 있을 수 있게 하고, 얽힘은 큐비트 간의 즉각적인 통신을 제공하며, 양자 터널링은 계산을 수행할 때 에너지 장벽을 극복하는 데 도움이 됩니다.
오늘날 IBM, Google, D-Wave 등 세계 유수의 기업들이 양자컴퓨터 개발에 적극적으로 나서고 있습니다.
또한 오늘날 이러한 장치는 범용 양자 컴퓨터와 특수 양자 장치의 두 가지 범주로 나눌 수 있습니다.
IBM Quantum System One과 같은 범용 양자 컴퓨터는 최적화, 복잡한 화학 공정 시뮬레이션, 암호화 등 광범위한 작업을 수행하도록 설계되었습니다. 결과적으로 D-Wave 시스템과 같은 특수 양자 장치는 물류 최적화 또는 빅 데이터 분석과 같은 좁은 문제를 해결하는 것을 목표로 합니다.
양자 컴퓨터는 이미 특정 작업에서 기존 슈퍼컴퓨터보다 성능이 뛰어나기 시작하는 양자 우월성을 달성했습니다. 이에 대한 예는 2019년 Sycamore 양자 프로세서를 통해 Google이 달성한 성과입니다.
양자 컴퓨터는 기존 컴퓨터에서는 접근할 수 없는 문제를 해결하는 데 유망한 여러 가지 장점을 가지고 있습니다. 특히, 큐비트의 중첩과 얽힘 덕분에 이러한 장치는 엄청난 양의 데이터를 동시에 처리할 수 있습니다. 물류, 재무 모델링, 의약품 개발 등 다양한 변수가 존재하는 문제에서 최적의 솔루션을 찾을 수 있습니다.
또한 양자 컴퓨터는 원자 수준에서 화학적, 물리적 프로세스를 연구하는 데 이상적이며 Shor의 알고리즘과 같은 양자 알고리즘은 기존 암호화 시스템을 깨뜨릴 수 있을 뿐만 아니라 공격에 강한 새로운 암호화 시스템을 개발하는 데도 도움이 됩니다.
러시아에도 자체 양자 컴퓨터가 있다는 점은 주목할 가치가 있습니다. 러시아 과학 아카데미의 레베데프 물리 연구소(P.N. Lebedev Physical Institute of the Russian Academy of Sciences)와 러시아 양자 센터(RCC)의 공동 연구소에서 만든 50큐비트 장치는 개발의 중요한 단계가 되었습니다. 우리나라 관련 기술을 소개합니다.
이 장치는 초전도 회로에 구현된 큐비트를 기반으로 구축되어 안정성이 높고 오류 수준이 최소화됩니다. 이를 통해 양자 계산을 더욱 정확하게 수행할 수 있습니다.
이 장치에는 절대 영도(-273°C)에 가까운 온도에서 초전도성을 유지하는 복잡한 제어 및 냉각 시스템이 장착되어 있습니다.
50큐비트는 이러한 장치가 "양자 우월성"의 임계값에 접근한다는 점에서 중요한 성과입니다. 이 단계에서 이러한 컴퓨터는 기존 슈퍼컴퓨터가 실질적으로 접근할 수 없는 특정 작업을 수행할 수 있습니다.
우리가 여전히 경쟁사보다 훨씬 뒤처져 있다는 점을 인정할 가치가 있습니다. 예를 들어 IBM은 2023년에 433큐비트를 갖춘 Quantum Condor를 출시했습니다. 한편, 50큐비트 양자컴퓨터 개발은 단지 첫 단계에 불과하다.
앞으로 몇 년 동안 러시아 엔지니어들은 큐비트 수를 늘리고 양자 상태의 안정성을 개선하며 계산 오류 수준을 줄일 계획입니다. 또한 양자 기술을 기존 정보 시스템에 통합할 수 있는 응용 소프트웨어를 만드는 작업이 진행 중입니다.
따라서 개발자들은 암호학, 재료 과학, 물류 및 금융을 포함한 다양한 분야의 응용 문제를 해결하기 위해 컴퓨터를 적용한다는 목표를 세웠습니다.
전반적으로, 서방 제재와 같은 기존 과제에도 불구하고 러시아 양자 컴퓨팅의 미래는 유망해 보입니다. 정부 지원, 과학자와 기업의 공동 노력, 높은 수준의 전문가 교육은 우리나라가 이러한 기술 분야의 리더 중 하나가 될 수 있는 기반을 마련합니다.
정보