옥스퍼드大 양자컴 연구소 오브리언 교수

●英, 560억 투입 5년 프로젝트

“양자컴퓨터가 왜 중요하냐고요? 물론 지금의 디지털컴퓨터도 대부분의 문제를 잘 처리합니다. 그러나 스마트시티를 운영하는 것과 같은 어마어마한 양의 빅데이터를 처리하는 일은 할 수 없어요. 양자컴퓨터는 가능해요. 디지털컴퓨터가 데이터를 하나하나 순차적으로 처리하는 반면 양자컴퓨터는 동시에 여러 데이터를 처리하기 때문이죠.”

도미닉 오브리언 영국 옥스퍼드 공과대학 교수는 양자컴퓨터의 개발 필요성을 묻는 질문에 이렇게 답했다. 영국 정부는 2014년 양자정보기술 연구소를 출범시키고 5년간 3800만 파운드(약 560억원)를 투자하는 프로젝트를 진행 중이다. 옥스퍼드대 등 9개 대학이 참가한 이 프로젝트에서 오브리언 교수는 광전자공학(빛을 이용한 기술)을 연구하며 양자컴퓨터 개발에 힘을 쏟고 있다. 그는 “양자컴퓨터는 지금의 슈퍼컴퓨터로 수십년 걸리는 계산을 단숨에 할 수 있다”며 “인공지능(AI)을 훨씬 똑똑하게 만들 수 있다”고 말했다.

구글 ‘알파고’와 IBM ‘왓슨’ 등의 등장으로 AI는 한 단계 진보했지만, 인간 뇌의 놀라운 정보 처리 능력과 에너지 효율성은 결코 따를 수 없다. 알파고는 바둑에서 이세돌 9단을 이겼지만 중앙연산장치 1201개와 그래픽 처리장치 176개를 동원했다. 170㎾의 전력을 사용해 이세돌의 20w(하루 권장 칼로리 2400kcal를 환산)보다 8500배나 많은 에너지를 썼다. 인간 뇌와 비슷한 크기로 인간만큼 생각할 수 있는 AI를 만드는 건 지금의 컴퓨터로는 불가능한 것이다.

●‘결 어긋남’ 현상 등 과제 많아

그러나 양자컴퓨터 개발이 완성된다면 AI도 비약적인 발전을 이룰 수 있다. 디지털컴퓨터는 0과 1의 신호(비트)로 표시되는 2진법으로 연산하고, 한 비트에 하나의 정보를 저장한다. 그러나 양자컴퓨터는 양자의 고유 특성인 얽힘 현상을 이용해 0과 1이 중첩된 신호(큐비트)를 사용한다. 즉 00, 01, 10, 11의 4가지 상태를 만들어 정보를 저장하는 것이다. 큐비트 수의 제곱으로 상태를 나타낼 수 있어 큐비트가 늘어날수록 한번에 처리할 수 있는 정보의 양도 기하급수적으로 증가한다.

오브리언 교수는 “양자컴퓨터는 보안성과 전력 소모량도 디지털컴퓨터에 비해 우수하다”며 “그러나 양자의 얽힘 상태가 외부 환경에 의해 깨지는 ‘결 어긋남’ 현상 극복 등 풀어야 할 과제가 많다”고 말했다.

“영국 정부가 양자컴퓨터 개발에 대규모 예산을 투입한 건 미래를 내다본 판단입니다. 구글 등 미국의 글로벌 IT 기업들이 양자컴퓨터 개발에 박차를 가하고 있으나 전통적인 물리학 강국 영국도 결코 뒤처지지 않을 겁니다.”

옥스퍼드 임주형 기자 hermes@seoul.co.kr