세상을 뒤바꿀 양자 컴퓨터의 세계

이 콘텐츠는 뉴스쿨 News'Cool이 2025년 2월 21일에 발행한 제136호 이번 주 뉴스쿨입니다.‌

이번 주 뉴스쿨에서 다루는 이야기는...

1. HEADLINE - 하루 만에 신약 개발...인류 뒤흔들 '양자컴'의 세상이 온다
2. 뉴스쿨TV - 컴퓨터처럼 생각하기(feat. 초등코딩&수학)
3. PLAY - 양자 컴퓨터에 대해 더 알아보자!
4. BOOKCLUB - 양자물리학의 세계에 더 빠져봐

하루 만에 신약 개발, 몇 달 후 날씨도 예측
인류 뒤흔들 양자컴퓨터 세상 온다

지금은 2050년의 어느 날, 코로나19를 능가할 만한 어마어마한 바이러스가 세상에 등장했습니다. 바이러스는 삽시간에 퍼졌고 바이러스에 감염된 사람을 치료할 약이 필요했어요. 과학자들은 서둘러 컴퓨터를 켜고 바이러스의 분자 구조를 파악합니다. 바이러스의 분자 구조를 알아내고 치료제를 만들기까지 걸린 시간은 단 몇 시간. 많은 사람들이 바이러스에 감염됐지만 그 누구도 코로나19가 세상을 휩쓸었던 2020년만큼 두려워하지 않았습니다. 우리에겐 몇 시간 만에 바이러스 치료제를 만만들어 줄 양자 컴퓨터가 있으니까요.
우리가 상상한 미래의 어느 날의 모습입니다. 대체 양자컴퓨터가 무엇이길래, 이렇게 몇 시간 만에 바이러스 치료제를 만든다는 걸까요?

1억 년 걸릴 문제 1분 이내로 해결...빛의 속도로 일하는 컴퓨터의 등장

2025년은 양자 물리학이 탄생한 지 정확히 100년이 되는 해입니다. 양자 물리학은 우리 주변의 모든 것을 구성하는 가장 작은 단위인 원자가 어떻게 움직이는지 연구하는 과학입니다. 축구공이나 자동차 등은 '상식적'으로 움직여요. 위에서 떨어뜨리면 아래로 떨어지고, 힘껏 밀면 앞으로 나아가죠. 그런데 원자보다 작은 양자 물리학의 세계에서는 우리가 아직도 과학으로 밝혀내지 못한 신비로운 일이 벌어진다고 해요. 어떤 신비한 일이 벌어지냐고요?

똑같은 모양의 장난감 자동차 두 대가 있다고 생각해보세요. 한 대의 자동차를 움직이면 멀리 떨어진 다른 자동차도 동시에 같은 방향으로 움직이는 것처럼 보이는 거예요. 두 자동차가 서로 연결돼 있어서 하나의 상태가 변하면 다른 하나의 상태도 즉시 변하는 거죠. 이런 마법 같은 일이 벌어지는 세계가 바로 양자 물리학입니다. 양자 컴퓨터는 바로 이 양자 물리학을 적용한 기술이에요. 보통의 컴퓨터는 100가지 문제를 풀 때 한 번에 한 문제씩 빠른 속도로 해결합니다. 인간이 상상도 할 수 없는 어마어마한 속도로 풀어나가죠. 그런데 양자컴퓨터는 여러가지 답을 동시에 해결해요. 보통 컴퓨터보다 100배, 아니 1000배나 속도가 빨라지죠.

약간의 온도 변화에도 오류...세계적인 기업들 양자컴퓨터 개발 안간힘

이렇게 양자 컴퓨터는 기존 컴퓨터보다 엄청나게 강력한 성능을 가지고 있어요. 그래서 우리가 상상하지 못한 놀라운 변화를 가져올 수 있죠.
그렇다면 우리는 언제 양자 컴퓨터를 만날 수 있을까요? 양자컴퓨터 연구는 이제 막 시작한 초기 단계이기 때문에 많은 한계를 갖고 있어요. 양자 컴퓨터는 섭씨 -273도에 가까운 극저온 환경에서만 만들 수 있습니다.  이 온도를 유지하려면 많은 비용이 들겠죠.
이렇게 외부 환경에 민감하다 보니 작은 변화에도 오류가 발생할 수 있고, 널리 사용되기가 어렵습니다. 또한 양자 컴퓨터는 우리가 지금까지 사용하고 있는 암호 시스템을 한 번에 풀 수 있는 능력을 갖고 있어요. 그래서 양자 컴퓨터를 사용하게 되면 더 강력한 보안 기술을 개발할 필요가 있습니다.