광 양자컴퓨터 소개서

빛의 양자컴퓨터
후루사와 아키라 지음, 채은미 옮김 / 동아시아 / 2021년 8월

빛을 이용한 양자컴퓨터에 관한 소개서이다. 일본인인 저자는 본인이 주도적인 역할을 하며 발전시켜온 '광 양자컴퓨터'에 대해 자부심을 갖고 소개하고 있다. <퀀텀의 세계>에서는 듣지 못했던, 빛을 이용하여 양자컴퓨터를 만드는 방법은 원자나 이온, 초전도체, 스핀을 이용한 기존의 방법과 비교하여 나름의 장점이 있다고 생각된다. 저자는 '시간영역다중'이라고 이름 붙인 방법을 통해 100만 개의 큐비트를 만드는데 성공했다고 한다. 다른 방법이 100 큐비트 규모인데 비하면 엄청난 숫자이다. 기존의 양자컴퓨터가 공간적으로 큐비트를 구현했다면 광 양자컴퓨터는 시간적으로 큐비트를 구현했다는 점이 다르다(시간영역다중의 의미). <퀀텀의 세계>를 보완하는 좋은 책이라고 생각한다. <퀀텀의 세계>보다 얇고 설명도 간략하지만, 광 양자컴퓨터에 대해 배울 수 있었다.

인상 깊었던, 저자의 연구에 대한 태도를 다음에 인용한다.

...나는 청개구리 같은 성격으로 언제나 남들이 가지 않는 길을 선택해왔다고 생각한다. 유행은 반드시 언젠가는 끝나고, 사람이 많이 모이는 장소에서는 언제나 과도한 경쟁에 휘말린다. 호흡이 긴 일을 하고 싶다면 유행을 쫓지 말고, 나만의 길을 걷는 것이 핵심이다.

  하지만 그로 인해, 사람에 따라서는 고독이나 불안을 느끼는 경우도 있을 것이다. 바로 그렇기 때문에 자신이 마음 깊숙이 즐겁다고 생각하는 일을 하는 것이 중요하다. 몰입해서 즐기고 있다면 고독이나 불안에 시달릴 일은 없다. 그리고 어느 날 문득, 커다란 성과를 낼 수도 있을 것이다. (185~186 페이지) 

지식에 대한 비판과 반성

When Einstein Walked with G?el: Excursions to the Edge of Thought (Hardcover)
Jim Holt / Farrar Straus & Giroux / 2018년 5월

온갖 진지한 주제는 다 다루는 이 책의 마지막 장은 ‘헛소리bullshit’에 대한 얘기로 시작해서 ‘진리truth’에 대한 논의로 끝난다. 이런 세상—철학의 세상—이 있다는 것을 엿보게 해 주었다. 고담준론이라고 치부할 수도 있지만, 인간 세상이 물질만으로 돌아가는 것은 아니다. 비판적 시각과 재치와 명석함을 아끼며 읽었다.

책 속 몇 구절:

... What is truth? The most obvious answer, that truth is correspondence to the facts, founders on the difficulty of saying just what form this “correspondence” is supposed to take and what “facts” could possibly be other than truths themselves. (p. 343)

... much of what we call poetry consists of trite or false ideas dressed up in sublime language—ideas like “beauty is truth, truth beauty,” which is beautiful but untrue. (Oscar Wilde, in his dialogue, “The Decay of Lying,” suggests that the proper aim of arts is “the telling of beautiful untrue things.” (p. 343)

[100자평] 달나라에 사는 여인

달나라에 사는 여인
밀레나 아구스 지음, 이승수 옮김 / 문학세계사 / 2009년 4월

우리는 왜 주변의 소중한 사람들을 놓아두고 환상 속의 사랑을 쫓는지... 누구도 다른 이를 판단할 수는 없지만. 왜 인간은 마음을 모두 열지 못하는지. 왜 인간은 외로운지. 따뜻한 포옹과 열 마디 말 중 무엇이 더 중요한지. 둘 다 중요하겠지...

양자정보과학 소개서

퀀텀의 세계 - 세상을 뒤바꿀 기술, 양자컴퓨터의 모든 것
이순칠 지음 / 해나무 / 2021년 12월

양자물리와 양자컴퓨터, 양자암호통신에 대한 소개서이다. 양자물리학 소개 부분은 일반인 대상으로도 손색 없는데, 양자컴퓨터의 원리나 제작 방법은 조금 어렵게 느껴질 수 있을 것 같다. 저자도 어려운 부분은 그냥 건너 뛰어도 괜찮다고 이야기 한다.

하지만 그래도 이 책의 백미는 역시 저자의 전공분야인 양자컴퓨터의 원리와 제작 방법에 대한 소개이다. 더불어 양자암호통신에 대한 설명도 좋다. 사용하는 모든 개념을 다 설명해서 물리나 공학 전공자는 차근차근 따라 갈 수 있도록 했다. 얽혀 있는 상태를 사교춤을 추는 남과 여로 비유한 것은 매우 신선했다.

양자컴퓨터와 양자암호통신, 그리고 이들의 현 상황에 대한 좋은 소개서라고 생각한다. 중간중간 '물리학자들이 사는 세상'이라는 섹션을 넣어, 물리학계에 대한 일화 등을 풀어 놓았다. 썰렁할 때도 있지만 나름 재미있었다. 별 하나를 뺀 이유는 일반적 내용(역사 일화 등)에서 부정확하다고 생각되는 것이 있기 때문이다. 물리에서야 전문가가 기술한 것에 토를 달 것은 없지만, 아쉬운 부분이 없지는 않았다.

양자컴퓨터는 초전도소자를 이용하여 만든 70큐비트 정도의 CPU가 현재 최고 기록이고, 아직 진정한 양자컴퓨터라고 부를 수 있는 것이 상용화되지 않은 상황이다. 하지만 양자암호통신은 이미 상용화됐다고 한다. 양자암호통신은 모든 정보를 양자채널로 보내는 것이 아니고, 암호 키(key) 만을 양자채널로 보내는 것이다.

책 속 몇 구절:

... 양자컴퓨터가 계산을 빨리할 수 있는 이유는 병렬처리가 가능하기 때문이다. ... 고전컴퓨터도 병렬처리를 할 수 있다면 양자컴퓨터가 특별할 것이 뭐냐, 라고 물을 수도 있겠지만, 양자컴퓨터는 병렬처리를 하기 위해 CPU가 더 필요하지 않다는 점이 다르다. 예를 들어 10큐빗짜리 양자컴퓨터 한 대가 있으면 2^10인 1024개의 데이터를 병렬처리할 수 있는 반면, 10비트짜리 고전컴퓨터는 똑같은 병렬처리를 하기 위해 컴퓨터가 1024대나 필요하다. 비트 수가 40비트만 되어도 양자컴퓨터는 약 1조 개의 데이터를 동시에 처리하므로 고전컴퓨터로는 도저히 흉내낼 방법이 없다. 양자컴퓨터의 병렬처리 능력은 기본적으로 양자계의 중첩성에서 비롯한 것이다. 그런데 양자알고리즘에서 쓸 만한 것들은 계산 도중에 얽힌 상태가 꼭 나타나기 때문에, 양자연산이 혁신적으로 빠른 이유는 단순히 중첩이 아니라 중첩 중에서도 얽힘이 아닌가 생각되고 있다. (233~235 페이지)

... 양자 컴퓨터는 아무 연산이나 잘하지는 않는다. 덧셈을 할 줄 알긴 하지만 고전컴퓨터보다 더 나을 게 없다. 그래서 양자알고리즘 중에서 쓸 만한 것은 아직 많지 않다. 쓸 만한 알고리즘을 만들기 어렵기도 하거니와, 지금 사용 가능한 알고리즘을 돌릴 하드웨어도 없는 판이라 더 좋은 알고리즘을 개발한다는 것 자체가 공허한 일이기 때문이기도 하다. (260 페이지)

... 양자 소인수분해 알고리즘이 고전 소인수분해 알고리즘보다 비약적으로 빠를 수 있는 이유는 측정이라는 행위로 등차수열이 한 번에 걸러진다는 점과 한 번의 연산으로 푸리에변환을 할 수 있기 때문임을 알 수 있다. 즉, 양자 세계의 가장 중요한 특징인 중첩과 측정에 의한 붕괴, 이 두 가지 성질 때문이다. 중첩된 양자 상태의 이점은 모든 연산이 중첩된 상태에 독립적으로 가해진다는 자연계의 성질에서 비롯된다. (268 페이지)

버트런드 러셀의 증명

모순된 명제를 받아들이면, 이 세상 모든 명제가 참이 된다는 결론이 논리학에 있다(‘논리는 강압적인가?’라는 짧은 에세이에서 다루는 내용이다). 형식 논리학적 증명이 있음에도, 이 결론이 실제 잘 와 닿지는 않는다. 관련하여 다음의 재미있는 일화를 저자는 알려준다. 버트런드 러셀이 논리학 대중강연을 했을 때에도 이러한 결론을 납득하지 못한 청중이 다음과 같이 끼어들었다. “그럼 2 더하기 2가 5라면 내가 교황이라는 것을 증명해 보세요.” 러셀은 이렇게 답했다. “매우 좋습니다. 2 더하기 2는 5로부터 양변에서 3을 빼면 2는 1과 같다는 결론을 얻습니다. 당신과 교황이 둘이고요, 그러므로 당신들은 하나입니다.” 감탄이 나오는 순발력이다. 또는 러셀 자신이 이미 이런 문제를 생각해 봤었는지도...

논리학은 위대하다. 논리학에서 수학이 나오고 과학이 나온다. 수학이—계산이—잘못되면 로켓이 제대로 발사되지 않거나, 발사되어도 엉뚱한 곳으로 날아간다. 추상적 수학이 인간 세계를 지배한다.

다음은 러셀이 주인공으로 나오는 수학과 논리에 관한 책이다. 만화이지만 매우 수준이 높고 내용이 좋다.