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'수퍼컴 수백만배' , 한국도 '꿈'이라는 양자컴퓨터 개발에 첫 발 뗀다

1월초 미국 네바다주 라스베이거스 컨벤션센터에서 열린 '2019 국제전자제품박람회(CES)' IBM 부스에 상용 양자컴퓨터 시스템인 'IBM Q 시스템 원'이 전시돼 있다. [뉴스1]

1월초 미국 네바다주 라스베이거스 컨벤션센터에서 열린 '2019 국제전자제품박람회(CES)' IBM 부스에 상용 양자컴퓨터 시스템인 'IBM Q 시스템 원'이 전시돼 있다. [뉴스1]

지난해 11월에 도입된 국가 초고성능 컴퓨터 5호기 누리온은 당시 기준으로 세계 11위의 정보처리속도를 자랑한다. 하지만 이 슈퍼컴퓨터도 우주나 미생물의 복잡한 현상을 계산하는 데는 수개월 이상의 시간이 걸린다. 이런 슈퍼컴퓨터와 비교해도 수백만 배 이상의 계산 성능을 발휘해 ‘꿈의 컴퓨터’라 불리는 양자컴퓨터 개발이 본격화된다.
 
과학기술정보통신부는 31일 ‘양자컴퓨팅 기술개발사업 추진계획’과 ‘2019년도 차세대정보컴퓨팅기술개발 사업추진계획’ 등을 확정하고 사업을 본격 추진한다고 밝혔다.  
 
계획에 따르면 향후 5년 간 양자컴퓨터 하드웨어 등 핵심원천기술개발과 양자컴퓨팅 신(新)아키텍쳐, 양자알고리즘, 기반 소프트웨어 등 미래유망 분야에 총 445억원이 투자된다. 우선 올해는 총 60억원이 투입된다. 부족한 국내 양자컴퓨팅 연구 인력 등을 보완ㆍ확대하기 위해 과학과 공학 분야 연구자 간의 융합연구를 촉진하고, 글로벌 연구생태계와의 교류ㆍ협력 활성화도 지원할 계획이다.
대전 한국과학기술정보연구원(KISTI)의 국가슈퍼컴퓨터 5호기 누리온. 프리랜서 김성태

대전 한국과학기술정보연구원(KISTI)의 국가슈퍼컴퓨터 5호기 누리온. 프리랜서 김성태

 
또 소프트웨어ㆍ컴퓨팅 분야의 기초ㆍ원천기술 확보를 위해 시스템소프트웨어ㆍ소프트웨어공학ㆍ정보 및 지능시스템ㆍ휴먼컴퓨터인터랙션(HCI) 등 4개 분야의 핵심원천기술개발에 총 134억원을 지원한다. 이를 통해 2023년까지 5큐비트급 범용 양자 프로세서를 구현하고, 후속 사업을 통해 2027년에는 100큐비트급까지 성능을 끌어올릴 계획이다. 큐비트는 양자컴퓨터의 성능을 나타내는 단위다.
 
한국의 양자컴퓨터 연구ㆍ개발 투자와 기술수준은 미국ㆍ중국ㆍ일본 등에 비해 크게 뒤져있다. 양자컴퓨터 개발에 가장 앞서있는 미국 IBM은 이미 2016년 5큐비트급을 공개했으며, 현재는 20큐비트급을 개발하고 있다. 중국도 최근 연간 1조원의 이상의 예산을 양자컴퓨터 개발에 투자하고 있다. 양자컴퓨터의 성능이 50큐비트에 도달하면 현재의 슈퍼컴퓨터를 넘어설 수 있는 수준이 된다.  
 
이준구 KAIST 전기전자공학부 교수는 “양자컴퓨터는 컴퓨팅의 미래를 완전히 바꿔놓을 파괴적 기술”이라며 “우리나라는 관련 연구에서 이미 미국ㆍ유럽 등 선진국은 물론 중국보다 10년 가까이 뒤져있지만 지금이라도 국가차원에서 연구개발에 투자를 시작하니 다행”이라고 말했다.
 


양자컴퓨터
반도체가 아닌 원자 또는 초전도체를 활용, 정보처리를 해 슈퍼컴퓨터의 한계를 뛰어넘는 첨단 미래형 컴퓨터다. 2진법을 쓰는 기존의 디지털컴퓨터는 정보의 단위로 비트(bit)를 쓰기 때문에 모든 데이터가 0 또는 1로 나타난다. 하지만 양자컴퓨터에서는 양자역학계가 가지고 있는 고유한 특성인 ‘중첩’을 이용해, 데이터가 0이면서 동시에 1이 될 수 있다. 단위는 비트 대신 ‘양자’를 뜻하는 큐비트를 사용한다. 2개의 큐비트라면 4개의 상태(00, 01, 10, 11)가 가능하고, 더 여러 개가 얽히면 병렬처리 가능한 정보량은 2의 지수승으로 늘어나게 된다. 병렬로 연결된 수천대의 고성능 컴퓨터를 사용해도 수개월간 걸리는 계산도 양자컴퓨터는 단 몇 시간 만에 해결할 수 있을 것으로 예측된다.

 
최준호 기자 joonho@joongang.co.kr  
 
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