Q 시스템 원은 세계 최초의 현재 유일한 한 대의 독립 양자컴퓨터이다. IBM이 올해 년초 국제소비전자전람회에 정식으로 출시했고 이 중 핵심처리기가 복잡한 세계 과학 난제를 해결한다. 20퀀텀 비트의 강력한 빅데이터 기능을 통해 이 컴퓨터는 한 단계에서 220의 클라우드 컴퓨터 속도를 낼 수 있다.
이론적으로 ‘퀀텀 비트’수준에 도달하는 것은 이미 매우 드물다. 상대적으로 낮은 오류율 덕분에 양자 컴퓨터는 현실 생활상의 많은 난제를 효과적으로 해결할 수 있다.
어떤 사람들은 이것이 미래의 컴퓨터라고 말하고 어떤 사람들은 이것은 공상 과학계의 거물이라고 말한다. IBM의 연구개발 부문 책임자 Dario Gil은 ‘이것은 흥미 진진하고 매혹적인 기술이며 상업적으로 널리 사용될 수 있는 최초의 통합된 양자 컴퓨터 시스템’이라고 말했다. 그러나 실제로 광범위한 상용 응용 프로그램을 정의하는 방법은 여전히 큰 문제다. 앞으로 이 기술은 점점 더 성숙할 것이며, 각 기업들은 인터넷을 통해 IBM의 양자 플랫폼를 방문하고 각종 실험을 통해 시스템의 효율성을 직접 테스트할 수 있게 될 것이다.
이 단계에서 전 세계의 많은 국가와 지역의 기업들이 양자 컴퓨터 기술의 개발 가능성에 대해 매우 낙관적인 태도를 취하고 있으며, 이 기술이 오래된 난제들을 해결하는 데 도움이 되기를 바란다. 동시에 각 국 정부도 글로벌 국면에서 경제와 군사적 이점을 얻기 위해 양자 컴퓨터 기술을 개발하는 데 수십억 달러를 투자했다. 물론 양자 정보 과학 분야에 대한 투자는 아직 발전 초기 단계에 있으며 아직 충분한 주목을 받지 못했다.
과학기술 산업의 지침 원리인 무어의 법칙에 따르면, 마이크로 칩의 트랜지스터 수가 증가함에 따라 컴퓨터 기능도 약 2년마다 2배로 증가한다. 그러나 현재 실리콘 칩에 트랜지스터를 사용하는 데 거의 한계에 도달했다. 미래에는 인공 지능 기술의 도움으로 양자 컴퓨터 기술이 무어 법칙의 병목기간에서 벗어나 산업 전체에 새로운 변혁을 가져올 것으로 기대된다.
양자 컴퓨터 기술의 이점을 가장 많이 누릴 3가지 산업
요즘 기업들은 양자 컴퓨터 기술의 도움을 받아 복잡한 난제 해결을 희망하고 있다. 다음 세 가지 주요 산업 분야에서 가장 열성적이다.
금융
결국 은행과 투자 양대 분야에 있어 가장 중요한 것은 리스크 관리이다. 월가 금융 거물인 JP 모간 체이스와 골드만 삭스는 양자 컴퓨터 기술을 사용하여 리스크를 낮추고 투자 조합의 위협과 기회를 잘 관리하기를 희망한다. 또한 양자 컴퓨터는 금융 전문가가 몬테 카를로 시뮬레이션 모델을 지속적으로 최적화하여 금융 전문가를 도와 여러 복잡한 상황하의 가능한 결과와 실현 가능성을 더 잘 예측할 수 있도록 도와준다.
에너지
전 세계에서 가장 복잡하고 예측하기 어려운 자연 현상으로 기후 변화는 양자 컴퓨터의 이점을 상당 부분 누릴 수 있다. 올해 1 월에 엑손 모바일과 IBM은 합작 파트너가 되어 공동으로 환경 예측 모델과 탄소 포집 기술을 개발하기로 했다. 또한 다임러도 전기 자동차의 성능을 더욱 향상시켜줄 신형 화학 배터리를 테스트하기 위해 양자 컴퓨터 기술을 적극적으로 사용하고 있다. 두바이 전력 수자원국도 배전망 관리를 최적화하기 위해 마이크로 소프트와 협력하고 있다.
의학
일찍이 2017년 미국 생물의약 거대 기업인 바이오젠(Biogen)과 컨설팅 회사 엑센추어 (Accenture), 벤처 기업인 1QBit은 연합하여 양자 컴퓨터 실험을 시작했으며, 의학계의 복잡한 분자 모델을 공동 탐색하여 알츠하이머 병, 파킨슨 병과 같은 신경 퇴행성 질병에 좋은 약물을 선정하고 치료법을 개발하기를 바라고 있다. 또한 마이크로 소프트는 Case Western Reserve University와 파트너 관계를 맺어 자기 공명 영상 (자기 공명 영상) 기기의 검사 정확성을 높이고 양자 알고리즘을 통해 암 검진에 도움을 주고자 한다.
검색 업계의 거물인 구글 연구원도 가까운 장래에 양자 컴퓨터가 기존의 전통적인 컴퓨터보다 절대 우위를 점할 것이라고 말했다. 이는 거대한 발전 잠재력을 지닌 "미래 기술"일 뿐만 아니라 즉각 연구할 만한 강대한 과학이다.
IBM이나 구글, 인텔이나 마이크로 소프트 할 것없이, 단지 이러한 과학기술 거물과 신흥 스타트업이 대중과 전체 업계에 자신의 정확한 연구 방법을 증명하고, 의혹없이 더 많은 우수한 연구개발인원과 잠재 합작 고객을 유인하고 더 큰 시장에서 분배한다. 현재 이러한 회사는 많건 적건 모두 소프트웨어 클라우드 서비스를 제공한다. 만일 미래의 양자 연구가 중대한 돌파구를 만들고 풍부한 제품 서비스를 위해 한 걸음 더 나아가고 여기서 더 큰 이익이 생길 것이다.
전에 없었던 초고속 컴퓨터로서 양자 컴퓨터는 항목별 연산이 아니라 동시에 모든 가능한 시나리오와 가능한 모든 상황을 분석한다. 데이터 붐에 빠져있는 명가 기업을 구제하고 각종 변수를 예측하고 다양한 데이터를 분석하여 복잡한 문제를 해결하는데 도움을 준다.
거대한 아마존 전자 상거래를 예로 들면, 상품 운송은 항상 지속적인 최적화가 필요한 커다란 문제다. 그 중에는 운송 경로, 물류 시스템, 상품 재고, 기후 현황, 교통 상황 및 법적 규제 등 일련의 여러 가지 요소가 있다. 전통적인 컴퓨터와 수동 관리는 혼란을 야기할 것이다. 아마도 미래에는 양자 컴퓨터가 이 문제를 효과적으로 해결할 수 있다. 인공 지능 기술의 지원과 함께, 기기는 더 많이 자체 학습을 실현한 후 더 많은 책임을 질 수 있고 전체 프로세스를 최적화할 수 있다.
엑손 모바일 회사 연구개발 부총재 비제이 Swarup 소개에 따르면, IBM과의 합작을 선택한 이유가 에너지 분야에서 양자 컴퓨터 기술의 거대한 발전 가능성을 보았기 때문인데 환경 예측 뿐아니라 네트워크 관리 최적화, 드라이버 탄소 포집 기술은 인류의 자연과 화학에 대한 인식을 실용적이고 혁신적인 기술로 바꾸는 중요한 돌파구를 마련했다.
양자 컴퓨터를 발전시킬 수 있는 7가지 방법
다음은 양자 컴퓨터 개발을 촉진하는 7 가지 방법을 요약한 것이다.
초전도는 특정 반도체 칩을 통해 흐르는 전류를 사용하여 계산에 사용할 수있는 "퀀텀비트"를 생성한다. 이것이 현재 가장 선진적인 방법이며 IBM, Google, Intel에서 사용하는 방법이다
이온 트랩은 레이저 빔을 사용하여 진공 밴드의 전하를 띤 원자를 조정하여 외부 간섭으로 인한 오류율을 낮춘다. 현재, 스타트업 기업 IonQ 과 산업계 거물 인 Honeywell은 이러한 접근 방식에 대해 매우 호평하고 있다.
중성 원자는 이온 트랩과 비교적 유사하지만 중성 원자를 사용한다. 하버드 물리학자 Mikhail Lukin의 실험실은 현재 방법을 연구하고 있다.
어닐링 방법(편집자 주: 기계의 금속·유리 제품의 내부 변형을 바로잡기 위해 가열했다가 서서히 식히는 처리법)은 각종 수학 문제를 해결하기 위해 가장 낮은 에너지 소비와 가장 빠른 양자 계산 속도를 찾는 것을 목표로 한다. 이 방법을 업무 핵심으로 하여 캐나다의 D-Wave는 이미 Google과 NASA에 수백만 계량의 기계 설비를 판매했다. 비록 이 방법이 의심할 여지없이 신속한 편이지만 "양자"수준으로 취급되지 않을 수도 있다.
실리콘 코어 스핀은 반도체 트랜지스터 속의 전자를 이용하여 양자컴퓨팅을 실현한다. 현 단계에서 인텔은 비교적 이 신기술에 대해 좋은 평가를 내리고 있다. 물론, 그것은 또한 성숙한 초전도 퀀텀비트 방법을 지원한다.
위상 방법은 "임의자"라는 매우 안정된 외부 준 입자를 사용하여 양자 컴퓨팅을 하며 장기적인 개발 잠재력을 가져 마이크로 소프트에서 호평하고 있다.
광전 방법은 특수 실리콘 칩 속의 광입자를 빈번하게 통과시켜 양자 컴퓨팅을 실현한다. 그 중 고품질의 입자가 서로 결합하고 열등한 입자가 자동 소멸된다. 현재 드러나지 않는 발전 단계에 있는 스타트업 기업 Psi Quantum이 이 방법을 연구 개발하기 위해 노력하고 있다.
지난 3 년 동안 12만명이 넘는 사람들이 IBM의 퀀텀 클라우드 서비스 플랫폼(Quantum Cloud Service Platform)을 통해 1000 만 건 이상의 실험을 완료했으며 190 부 이상의 연구 보고서를 발표했다.
물론 신흥 기술로서 양자 컴퓨터는 그 과학성과 성숙도를 완전히 입증하지 못했다. 일부 과학자에게는 투자 실패의 위험이 매우 높으며 제품 개발 및 교부도 보장될 수 없다.
혁명적 도약은 늘 10 년이 되어서야 출현한다. 인간이 달에 착륙하는 것처럼, 양자 컴퓨터는 작은 프로젝트가 아니며 그 발전에는 인내와 시간이 필요하다.
