d라이브러리

아직 실험 단계인 양자컴퓨터가 앞으로 발전하면 어떤 일을 할 수 있을까요? 더 나은 양자컴퓨터를 만들려면 어떤 장애물을 넘어야 할까요? 그 답을 알아보기 위해 기자가 2월 23일, 양자컴퓨터를 만드는 경기도 수원의 한국과학기술연구원(KIST) 양자정보연구단을 찾았습니다.

다이아몬드로 양자컴퓨터를 만든다?!

복잡하게 뒤엉킨 전선과 기계 장치가 가득한 연구실 한편에 커다란 검은색 금속 상자 두 개가 보였습니다. 한쪽에 모니터와 키보드, 마우스가 설치되어 있다는 점을 제외하면 옷장처럼 보이기도 했죠. KIST 양자정보연구단의 한상욱 단장이 오른쪽 상자의 뚜껑을 열자, 초록색 레이저가 번쩍이는 내부가 드러났습니다.

“이것이 작년 12월에 세계에서 두 번째로 만든 ‘다이아몬드 양자컴퓨터’입니다.”

양자컴퓨터의 큐비트를 만드는 데는 다양한 방식이 있어요. IBM과 구글은 초전도 방식 양자컴퓨터를 만들었고, 이외에도 이온 덫 방식, 광자를 이용한 방식 등이 있지요. 다이아몬드 양자컴퓨터는 큐비트를 다이아몬드 내부에 만듭니다. 탄소로 이루어진 다이아몬드 속에는 가끔 질소같은 불순물이 갇히는데, 갇힌 질소 원자 옆에 빈칸이 생기면 이를 큐비트로 사용할 수 있어요. 그래서 연구자들은 공초점 현미경으로 다이아몬드를 조사해 내부에 큐비트로 쓸 불순물이 들어 있는지 확인하지요. 한상욱 단장은 “초전도 양자컴퓨터는 온도를 극저온으로 내려야 쓸 수 있지만, 다이아몬드 양자컴퓨터는 상온에서 쓸 수 있다는 장점이 있다”고 설명했습니다.

양자컴퓨터가 만들어진다고 해서 기존의 컴퓨터가 사라지는 건 아닙니다. 연구자들은 양자컴퓨터가 기존 컴퓨터에서 오래 걸리는 계산을 대신 해주는 등 서로 보완적인 관계가 되리라 예측해요. 우선 양자컴퓨터의 첫 목표는 신소재나 신약 개발이에요. 양자컴퓨터는 원자와 원자 사이의 양자역학적 관계를 계산하기 적합하거든요. 전문가들은 미래에 나올 성능이 뛰어난 양자컴퓨터는 경제 분야나 암호 해독에서도 쓰일 수 있을 것으로 예측한답니다.

●인터뷰

한상욱(한국과학기술연구원 양자정보연구단 단장)

“양자컴퓨터, 꿈이 아닌 현실이 되고 있어요!”

 Q이 다이아몬드 양자컴퓨터로 전 세계의 비밀번호를 풀 수 있나요? 

아니요. 저희가 만든 다이아몬드 양자컴퓨터는 앞으로 양자컴퓨터를 만들기 위한 기술을 확보하는 실험 단계예요. 아직 전 세계 어디에서도 실용적인 목적으로 쓰이는 양자컴퓨터는 나오지 않았어요.

 Q어떻게 해야 실용적인 양자컴퓨터를 만들 수 있나요? 

실용적인 양자컴퓨터를 만들려면 세 가지 문제를 해결해야 합니다. 첫 번째로, 양자컴퓨터의 큐비트 수를 늘려야 해요. 양자컴퓨터가 암호를 푸는 알고리듬을 실행하려면 수만 큐비트가 필요한데, 현재 가장 발전한 양자컴퓨터도 127큐비트만 가지고 있죠. 다음으로, 큐비트를 안정하게 만들어야 해요. 큐비트는 빠르게 사라지거나 오류가 나기 쉬워서 정확한 계산을 하기 힘들지요. 무엇보다도 중요한 건 양자컴퓨터로 풀 수 있는 문제를 찾는 거예요. 양자컴퓨터가 실제로 잘 쓰일 수 있어야 연구가 계속되겠죠.

 Q앞으로의 계획은 무엇인가요? 

지금 크기는 작아지고 성능은 5큐비트 이상으로 좋아진 새 양자컴퓨터를 개발하고 있어요. 더 나아가서 양자컴퓨터끼리 연결이 가능한 ‘양자 인터넷’도 연구할 계획입니다!

 Q과연 양자컴퓨터의 시대가 정말로 올까요? 

지난 30년 동안 양자컴퓨터는 꿈의 기계 정도로만 치부되었어요. 최근 급격히 연구가 진전되면서 앞으로 5~10년 사이에는 실용적인 양자컴퓨터가 나올 수 있을 거라 기대되고 있지요. 어과동 독자분들이 어른이 될 무렵에는 양자컴퓨터의 시대가 열릴 것으로 생각해요!