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모두를 위한 양자 컴퓨터 - 누구나 쉽게 이해하는 양자 컴퓨터 원리부터 활용까지
윌리엄 헐리.플로이드 스미스 지음, 류정원 옮김 / 한빛미디어 / 2025년 1월
평점 :

인공지능, AI에 관하여 곳곳에서 노래를 부르듯 들려오고 있다. 그만큼 지금 가장 핫한 IT 트렌드는 인공지능이다. 이와 함께 멀리서 들려오는 노래가 하나 있는데 바로 그것이 양자 컴퓨터다.
아직은 작게 들리는 노래라 할 수 있지만, 하루가 다르게 가까워지고 있고 많아지고 있다.
그런데 개발자인 나로서도 양자 컴퓨터는 도무지 개념이 잡히지 않는다. 유튜브 같은 곳에 양자 컴퓨터 얘기가 나오면, 관심을 가지고 보고 있지만, 0, 1이 동시에 존재할 수 있고, 큐티트니 얽힘이니 어쩌고 하는 게 전혀 머릿속에 와닿지 않는다. 다 따로 놀아서 장님들이 코끼리를 만진 것과 같다. 이런 단편적 지식의 한계를 느끼며, 뭔가 체계적으로 양자 컴퓨터에 관해 배우고 싶었다.

그래서 보게 된 책이 윌리엄 헐리, 플로이드 스미스 저자가 쓴 "모두를 위한 양자 컴퓨터' (한빛미디어)다. 이 책은 4개의 파트에 챕터 20개를 통해 양자 컴퓨터의 개념, 역사, 발전 과정, 구조, 문제점, 응용, 프로그래밍, 알고리즘, 오해, 공부 방법 등의 내용을 담고 있다. 전체적으로 봤을 때, 양자 컴퓨팅 첫걸음을 위한 각종 정보를 담은 가이드와 같은 책이라 느꼈다.

'모두를 위한 양자 컴퓨터'의 첫 파트는 양자 컴퓨터의 시작과 발달 과정을 기존의 디지털 컴퓨터와 함께 설명하고 있다. 딱딱한 전산 개론 같은 책과는 달리, 계산자, 표 집계기 이야기도 나오고, 슈뢰딩거의 고양이 같은 기본적인 양자역학 이야기도 하고 있다.

이 파트를 보고 있으면, 양자 컴퓨터가 하루아침에 우리에게 뚝 떨어져 나온 것이 아닌 것을 제대로 알 수 있다. 레이저, 태양 전지, 전자 현미경, 반도체, 원자시계, MRI 등 얼핏 보면, 양자 컴퓨터와 전혀 상관없어 보이지만, 이에 관련된 기술이 발전을 거듭하며 양자 컴퓨터를 만드는 데 영향을 끼친 것이다.
좀 더 구체적인 양자 컴퓨터 기술은 파트 2에 나와있다. 전통적인 컴퓨터는 일반적인 계산 방법을 사용하지만, 양자 컴퓨터는 통계적 접근으로 계산하므로 사용하므로 잘 하는 분야가 서로 다르다.
특히 조합 문제 최적화, 선형 대수 문제, 인수 분해, 미분 방정식이 큰 잠점이다.

백만 개의 항목을 검색하는데, 기존 컴퓨터는 평균 50만 번 시도가 필요하다면, 양자 컴퓨터로는 그로버 알고리즘을 사용해서 1,000번 정도로 가능하다고 한다. 그만큼 처리 속도가 빠르고, 비용 또한 줄일 수 있다. 그래서 구글이나 마이크로소프트, IBM과 같은 기업들이 많은 돈을 들여 연구하고 있는 것이다.
이렇게 엄청난 성능을 보이는 양자 컴퓨터지만 아직 갈 길이 멀다. 양자 컴퓨터 작동을 위해 절대온도 0K에 가까운 환경을 조성해서 열 간섭을 막아야 하고, 진동, 자기장, 우주선 등도 막아야 한다. 양자 어닐링, 새로운 양자 알고리즘도 필요하다.
이러한 양자 컴퓨터에 관련된 기초 지식, 다양한 정보를 아는 데 있어, '모두를 위한 양자 컴퓨
터'에서는 사진과 도표, 실제 사례 등을 잘 엮어 설명하고 있어서 독자의 이해를 돕고 있다. 또한 난이도 있는 기술적 내용에는 DIFFICULT 아이콘을 붙여 이해 안 가면 일단 넘어가게 하고 있고, 중요한 곳에는 NOTE를, 실수나 오해가 있을 수 있는 부분엔 WARNING, 전문가의 힌트나 아이디어에는 TIP으로 표시해놨다.

개발자 입장에서는 양자 컴퓨터 프로그래밍을 어떻게 하는지 큰 관심이 있을 것이다. 나 역시 관심 분야였고, 막연히 그 비싼 장비를 써 볼 수는 없을 거란 생각을 했다. 그런데 파트 3에서 이런 것들을 다루는데, 양자 프로그램에는 어떤 것들이 필요하고, 파이썬을 통해 양자 알고리즘을 써 보는 프로그래밍 방법도 알려준다. 게다가 양자 컴퓨팅을 좀 더 자세히 배우려는 사람들을 위해, 교육자료와 교재 정보, 참고 블로그 등도 자세히 담고 있다.
이어지는 파트 4에는 양자 컴퓨터 관련 비즈니스 정보와 각종 Q&A를 다루고 있는데, 파트 3에 이어 학습자 입장에 어떤 것을 익히는 것이 좋으며, 양자 컴퓨팅의 비전이 어떤지 자세히 들려주고 있다.
양자 컴퓨터 때문에 암호화폐 망한다는 소리도 있는데, 현재 암호화는 양자 컴퓨터가 풀게 되겠지만, 그에 따라 더욱더 강화된 양자 기술을 사용한 암호 체계가 등장할 것이다. 그리고 '모두를 위한 양자 컴퓨터'를 보기 전에는 양자 컴퓨터가 아직 연구소에서 실험 정도 하는 수준으로 생각했는데, 이미 양자 컴퓨터는 현역이었다. '모두를 위한 양자 컴퓨터'를 통해 새로운 것을 많이 알게 되었고, 잘못 알고 있었던 것도 바로잡을 수 있었다.

'모두를 위한 양자 컴퓨터'를 보면, 양자 컴퓨터는 물류, 교통, 금융, 군사, 모델링, 기후, 의약품 개발, 각종 시뮬레이션 등에 매우 유용한 것을 알게 된다. 특히 인공지능, 머신러닝 경우, 현재 엄청난 전기 사용, 비싼 GPU 등으로 주춤하는 모습도 보여 줬는데, 양자 컴퓨팅 기술로 이 문제점을 보완할 수 있어서, 더 다양한 인공지능 비즈니스를 펼치기 위해서는 양자 컴퓨팅 기술 발전도 필요로 하고 있다.
따라서 보다 더 큰 그림을 그리는 개발자 또는 비즈니스맨이라면 양자 컴퓨터에 관심을 가져야 한다고 생각한다.
그 첫걸음은 당연히 '모두를 위한 양자 컴퓨터'를 통해서다.