[Review] 처음 읽는 양자컴퓨터 이야기 (다케다 슌타로 著, 플루토)

처음 읽는 양자컴퓨터 이야기 - 양자컴퓨터, 그 오해와 진실 개발 최전선에서 가장 쉽게 설명한다!
다케다 슌타로 지음, 전종훈 옮김, 김재완 감수 / 플루토 / 2021년 11월

 “처음 읽는 양자컴퓨터 이야기 (다케다 슌타로 著, 전종훈 譯, 김재완 監, 플루토, 원제 : 量子コンピュータが本当にわかる! ― 第一線開発者がやさしく明かすしくみと可能性)”를 읽었습니다.

저자는 다케다 슌타로 (武田俊太郎, 1987~)로 일본 도쿄대학교 교수로 재직 중이며 양자컴퓨터 개발자로 독자적인 방식의 광양자컴퓨터 개발에 힘쓰고 있다고 합니다. 즉, 이 책은 양자컴퓨터에 대해 실제 양자컴퓨터 개발자가 쓴 본격적인 대중과학책이라 할 수 있을 것 같습니다.

몇 년 전 구글에서 기존 슈퍼컴이 1만년 동안 계산해야 하는 문제를 단 200초만에 해낸 53큐비트 양자컴퓨터 ‘시커모어’를 공개하면서 양자우월성(Quantum supremacy)을 달성했다는 발표를 하였습니다. 

그런데 큐비트는 무엇인지, 양자우월성은 무엇인지 이해가 되지 않습니다. 그리고 애당초 양자컴퓨터는 기존 컴퓨터와 무엇이 다른지 조차 이해가 되지 않습니다. 그러니 저 문장은 문장일 뿐 와 닿지가 않는 것이죠.

‘큐비트 (qubit)’는 무엇일까요? 양자비트로 번역할 수 있는 큐비트는 일반적인 컴퓨터에서 사용하는 비트 (bit)의 양자 버전이라고 생각하면 보다 쉽게 접근이 가능할 것 같습니다. 이 책에서는 그 설명을 쉽게 하기 위해 비트부터 차근차근 설명을 하고 있습니다. 또한 컴퓨터의 논리 연산도 함께 설명하면서 이해를 돕고 있죠.

즉, 비트가 일반적인 컴퓨터의 정보 단위라고 한다면 큐비트 (양자비트)는 양자컴퓨터의 정보단위라 설명할 수 있습니다. 양자비트는 중첩을 사용하여 동일한 개수의 비트보다 ‘압도적’으로 많은 정보를 표현할 수 있다는 것이 바로 양자컴퓨터의 핵심 개념입니다. 하지만 이러한 핵심 개념에도 한계가 있는데 결국 그 결과를 얻기 위해서는 측정 내지 관찰을 해야 하는데 양자비트는 그 경우 중첩이 깨져버리는 결과가 생겨 중첩 상태의 정보가 사라져버린다고 합니다. 결국 양자컴퓨터를 실제로 사용할 수 있게 만들기 위해서는 이러한 점을 고려하여야 한다고 저자는 이야기하고 있습니다. 

시중에는 양자컴퓨터가 슈퍼컴퓨터에 비해 월등히 빠르다라는 오해, 곧 실용화된다는 전망 등 양자컴퓨터에 대한 많은 오해들이 있습니다. 사실 아직은 양자우월성을 획득했다고 하기에는 양자컴퓨터의 범용성은 월등히 떨어지는 것이 사실입니다. 아직까지 양자컴퓨터가 슈퍼컴퓨터에 비해 계산을 빠르게 할 수 있는 문제는 극히 일부분일 뿐이며 대부분의 문제는 비슷한 속도로 계산하거나 일부 문제는 적용이 불가능하다고 합니다. 

이런 문제는 아직 양자컴퓨터가 초기 단계라 일어날 수 있는 것들인데 그 말은 곧 실용화가 아직 멀었다는 이야기와도 통합니다. 저자는 현재 단계의 양자컴퓨터는 상용화를 위한 단계가 아니고 미니어처 내지는 장난감에 불과하다고 이야기합니다. 심지어 현재의 양자컴퓨터는 한 자리 사칙 연산도 틀리는 경우가 나올 정도이며 수많은 개발 과제들이 있어 실용화까지 얼마의 시간이 걸릴지는 아무도 모른다고도 이야기를 전해주고 있습니다.

이 책, “처음 읽는 양자컴퓨터 이야기”는 양자컴퓨터의 기초부터 차근 차근 설명을 이어나갑니다.그리고 어떻게 양자컴퓨터를 만드는지, 그리고 그 개발 현장의 최전선까지 이야기를 해줍니다. 현대의 과학 기술은 인간의 직관을 아득히 뛰어넘었기에 자칫 과학에 대한 관심을 잃거나 가십으로 소비할 위험성을 가지고 있습니다. 하지만 과학 기술은 반드시 시민에 의한 통제가 필요하고 민주주의 원칙 내에서 관리되어야 합니다. 그러므로 시민 모두가 (전문가가 아닌) 교양인으로서 과학에 대한 관심을 가지고 있어야 올바른 시민 통제가 이루어질 수 있을 것입니다. 그런 의미에서 이 책은 어려운 분야 중 하나인 양자컴퓨터에 대해 자세히, 그리고 쉽게 설명하고 있어 그 가치가 매우 크다 할 수 있을 것 같습니다. 

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