[책 리뷰] 모두를 위한 양자 컴퓨터

한빛미디어의 '나는 리뷰어다' 2월 서평단으로 '모두를 위한 양자  컴퓨터' 책을 선택하여 종이책으로 받아 읽게 되었다.

"양자 컴퓨터" 최근 양자 컴퓨터에 대한 여러가지 소식이 들려오면서 다들 한 번쯤은 들어봤을 법한 단어일 것이다.
책을 읽기 전까지 나 역시 양자 컴퓨터에 대해 들어만 보고 이해도는 거의 전무했다.
이번 리뷰 책에 양자 컴퓨팅이 있을 때 기대를 많이 하기도 했다.

불연속적으로 고정된 양의 에너지를 가진 입자

사전적으로 양자는 불연속적으로 고정된 양의 에너지를 가진 입자를 의미한다.
양자 컴퓨팅은 여기서 "불연속"에 집중한 방식이다.

우리가 흔히 사용하는 정통적인 컴퓨터는 0과 1의 비트 단위로 이루어져있다.

하나의 비트는 한번에 하나의 값만 가질 수 있다. 즉, N비트 숫자로 나타낼 수 있는 모든 상태를 동시에 저장하기 위해서는 전체 상태 수 2^N에 각 상태를 나타내는 비트 개수 N을 곱한 N x 2^N 비트가  필요하다.
하지만, 양자 컴퓨팅의 단위인 큐비트에서는 가능한 모든 값을 동시에 가질 수 있어 N개의 큐비트로 2^N개의 상태를 동시에 가질 수 있다.
예를 들어, 백만개의 상태를 표현하려면 이천만개의 비트가 필요하지만, 큐비트는 20개만 있으면 된다.

책에 있는 문장을 그대로 가져온 내용인데, 개인적으로 이 특징이 양자 컴퓨팅의 핵심이라고 생각한다.
훨신 적은 값으로 더 많은 표현을 할 수 있게 됨으로 정말 많은 문제를 해결할 수 있다고 본다.

양자컴퓨팅의 핵심인 큐비트의 성질중 개인적으로 "얽힘"이 가장 흥미롭다.
얽혀 있는 두 큐비트 중 하나가 1로 결정이 나면, 그 즉시 다른 하나가 0으로 결정이 된다는 성질이다.

이 성질의 장점은 시간, 공간에 제약을 받지 않고 "결정"이 되는 그 순간 다른 한 쪽도 "결정" 이 된다는 것이며, 이는 빛보다 빠를 수 있다.

현재 우리가 사용하는 인터넷에는 한계가 있다.
빛의 성질을 이용하기 때문에 광속을 사용하게 되는데, 광속은 1초에 약 30만 km를 갈 수 있는 속도이다.
일반적으로 생각하면 굉장히 빠른 시간이지만, 생각보다 느린 속도이기도 하다.

우리가 흔히 즐기는 게임은 보통 60FPS 혹은 120FPS를 유지하는 편이다.
FPS는 1초당 화면에 얼마나 다시 그려지는지에 대한 단위다. 즉, 60FPS라고 함은 1초당 60번 새로고침된다고 이해하면 된다.

지구에서 가장 멀리 떨어진 나라간의 거리가 약 20,000km라고 한다.
마드리드와 뉴질랜드 대략 반대편에 있다고 하는데, 인터넷의 속도가 광속에 도달함을 가정했을 때, 마드리드와 뉴질랜드의 통신이 이루어진다면, 왕복 약 40,000km로 초당 약 7.5번이 가능하며, 단방향으로 하더라도, 초당 약 15번의 메시지를 제공할 수 있는 속도이다.
이는 15FPS 밖에 되지 않아, 우리가 흔히들 즐기는 게임들의 프레임에 도달하기에는 너무 느린 속도가 된다.
그렇기에 보통 나라마다 서버를 두고 운영하는 것으로 알고 있다.

양자 컴퓨팅은 이런 문제를 해결할 수 있는 하나의 방법이 될 수 있다.
그렇기에 개인적으로 많은 흥미를 가지고는 있다. (잘 알지 못할 뿐...)

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양자 컴퓨팅의 발전은 암호학에도 큰 영향을 준다고 한다.
현재 전통적인 암호학 방식은 전통적인 컴퓨터로 해석하기에는 너무도 오랜 시간이 걸리기 때문에 안전하다고 평가 받고 있다.
하지만, 양자 컴퓨팅의 암호학 방식인 쇼어 알고리즘은 양자 오류 정정 방식을 통해 전통적인 암호화를 해석할 수 있다고 한다.
블록체인이 망할 것이다 라는 얘기가 나오는게 이런 성질 때문이라고 하는데, 그만큼 양자 암호학도 발전되기 때문에, 개인적으로 양자 컴퓨팅은 블록체인의 전성기를 가져올 수 있을지도 모른다고 생각한다.

아직 양자 컴퓨팅은 너무도 짧은 시간에서만 사용이 가능하기 때문에 비용이 비싸며 범용적으로 사용하기는 무리가 있다.
오류 정정에 대한 기술도, 초전도를 구현해야 하는 기술도 모두 발전이 아직은 필요한 편이다.

그렇다고 현재 사용이 되지 않는 것은 아니며, 아직 범용적으로 사용되기에는 무리가 있다는 표현을 할 수 있을거 같다.

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이 책을 읽다보면 대충 알고리즘이 나오기 시작할 때 부터 머리가 아파진다.
아직 모든 내용을 이해하지는 못했지만, 개발의 생태계에도 꽤나 많은 영향을 줄 것 같다.

다만, 책을 읽다보면, 양자  컴퓨터가 과연 우리같은 일반인들한테도 필요할지는 아직 모르겠다는 생각이 든다.
양자 컴퓨터가 서버의 역할을 하며, 전통적인 일반 컴퓨터들이 그 서버를 사용하는 형태는 어느정도 구상이 되지만, 모두가 양자 컴퓨터를 사용하는 형태는 사실 잘 와닿지는 않는다.
그정도의 이점이 있을까?

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양자 컴퓨팅에 관심이 있다면 책을 읽어보는 것을 추천한다.
생각보다 여러 인사이트를 얻을 수 있고, 글 자체도 생각보다 재밌다. (나만 그럴지도...)

개발과 관련된 내용이 많은 것도 아니기 때문에 개발자가 아니더라도 충분히 읽기 좋은 책으로 느껴진다.

<한빛미디어 <나는 리뷰어다> 활동을 위해 책을 제공받아 작성된 서평입니다.>