양자컴퓨터란? 미래를 바꿀 기술

나는 IT 업계 종사자도 아니고 컴퓨터 전문가도 아니다. 그저 뉴스에서 양자컴퓨터라는 말이 자주 나오길래 궁금해서 찾아보게 되었다. 생각보다 어려운 개념이라 이해하는데 시간이 걸렸지만, 내가 이해한 내용을 최대한 쉽게 풀어보려 한다.

 

양자컴퓨터란 무엇일까

우리가 쓰는 일반 컴퓨터는 0과 1이라는 두 가지 숫자만 사용한다. 예를 들어 내가 문서 작업을 할 때도, 영상을 볼 때도 컴퓨터는 모든 정보를 0과 1로 바꿔서 처리하고 있다. 그런데 양자컴퓨터는 좀 다르다. 양자컴퓨터는 0과 1을 동시에 표현할 수 있다. 처음 이 말을 들었을 때는 이해가 전혀 되지 않았다. 어떻게 하나의 상태가 0이면서 동시에 1일 수 있단 말인가.

 

찾아보니 이게 바로 '양자 중첩'이라는 개념이었다. 우리가 사는 세계에서는 불가능해 보이지만, 양자의 세계에서는 하나의 입자가 여러 상태를 동시에 가질 수 있다고 한다. 마치 동전을 던졌을 때 앞면과 뒷면이 동시에 존재하는 것처럼. 양자컴퓨터는 이런 특별한 성질을 이용해서 엄청난 양의 계산을 동시에 처리할 수 있다.

 

일반 컴퓨터와 무엇이 다른가

내가 가장 궁금했던 건 이거였다. 양자컴퓨터가 그렇게 대단하다면 우리가 쓰는 컴퓨터와 어떤 점이 다른 걸까. 우선 처리 속도가 완전히 다르다. 일반 컴퓨터가 복잡한 계산을 하나씩 순서대로 처리한다면, 양자컴퓨터는 수많은 계산을 동시에 처리할 수 있다.

 

예를 들어 미로 찾기 게임을 생각해보자. 일반 컴퓨터는 모든 길을 하나씩 순서대로 찾아가야 하지만, 양자컴퓨터는 모든 길을 동시에 탐색할 수 있다. 이런 특성 때문에 암호 해독이나 신약 개발, 기후 변화 예측 같은 엄청난 계산이 필요한 문제를 해결하는 데 탁월하다고 한다.

 

하지만 양자컴퓨터가 모든 면에서 뛰어난 건 아니다. 간단한 계산이나 문서 작업 같은 일상적인 작업은 오히려 일반 컴퓨터가 더 효율적이다. 마치 고속도로를 달리는 스포츠카와 일반 도로를 달리는 승용차의 차이 같은 느낌이랄까.

 

미래는 어떻게 바뀔까

양자컴퓨터가 상용화되면 우리 삶은 어떻게 바뀔까. 전문가들은 의료 분야에서 큰 혁신이 일어날 거라고 예측한다. 새로운 신약을 개발하는 데 걸리는 시간이 대폭 줄어들고, 암 치료법도 더 빨리 찾을 수 있을 거란다. 기후 변화도 더 정확하게 예측할 수 있어서 자연재해에 더 잘 대비할 수 있을 것이다.

 

물론 걱정되는 부분도 있다. 지금 사용하는 모든 암호화 시스템이 무용지물이 될 수 있다는 것. 은행 계좌나 개인정보를 지키는 암호가 쉽게 뚫릴 수 있다는 말이다. 그래서 이미 많은 연구진이 양자컴퓨터로도 뚫을 수 없는 새로운 보안 기술을 연구하고 있다고 한다.

 

양자컴퓨터는 아직 완성된 기술이 아니다. 아주 낮은 온도에서만 작동하고, 오류도 많이 발생한다. 하지만 전문가들은 10년 안에 실용화될 거라고 예측한다. 그때가 되면 우리가 상상하지 못했던 방식으로 세상이 바뀌어 있을지도 모른다.