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컴퓨터는 정보를 처리하는 기계로, 비트라는 단위로 정보를 표현한다. 비트는 0과 1 두 가지 상태만 가질 수 있다. 양자컴퓨터는 양자역학의 원리를 이용하여 정보를 처리하는 기계로, 큐비트라는 단위로 정보를 표현한다. 큐비트는 0과 1 뿐만 아니라 그 사이의 모든 상태를 동시에 가질 수 있다. 이를 중첩(superposition)이라고 한다. 중첩은 양자컴퓨터가 한 번에 많은 정보를 저장하고 연산할 수 있게 해 준다. 2개의 비트는 4가지 경우의 수(00, 01, 10, 11)를 나타낼 수 있지만 2개의 큐비트는 16가지 경우의 수(00, 01, 10, 11, 0+1, 0-1, … )를 나타낼 수 있다. 또한 큐비트들은 서로 영향을 주고받을 수 있는데 이를 얽힘(entanglement)이라고 한다. 얽힘은 양자컴퓨터가 복잡한 문제를 빠르게 해결할 수 있게 해 준다. 예를 들어 한 쌍의 얽혀있는 큐비트 중 하나가 0일 때 다른 하나도 반드시 0이 되는 경우 이 쌍을 여러 개 만들어서 문제의 답을 찾는다면 한 쌍만 확인하면 다른 쌍들의 상태도 알 수 있다. 오늘은 양자컴퓨터의 선두주자 아이온큐 IonQ의 64AQ 엔터프라이즈 시스템을 운영할 게임체인저 킬러앱을 만들 차세대 인재가 필요하다는 주제로 글을 작성하겠다.
아이온큐(IONQ)의 양자컴퓨터 64AQ의 특징과 장점
아이온큐는 2015년에 크리스토퍼 먼로 박사와 김정상 박사가 공동 설립한 이온트랩 방식으로 양자컴퓨터를 개발하는 기업이다. 2021년 10월 미국 증시가 최고점일 때 양자컴퓨터 기업으로 최초로 상장했다. 30달러 수준으로 올랐던 주가는 3달러까지 폭락해서 2023년 10월 11일 수요일 현재 주가는 16달러이다. 아직 스타트업 회사라서 변동성이 크다고 볼 수 있다. CTO가 김정상 박사로 한국인이라는 국뽕이 들어간 요소는 같은 한국인으로서 관심이 갈 수밖에 없다. 간략하게 주식 투자자 입장에서는 매출은 증가하고 있지만 영업 이익은 언제나 마이너스 상황이라서 단기적 목적의 투자는 절대 접근 불가이다. 장기적인 투자는 추천을 할 수 있을 것 같다.
이온트랩 방식은 원자를 이온화시킨 후 전기장과 레이저로 조작하는 방식이다. 이온트랩 방식의 장점은 다음과 같다.
- 상온에서 작동할 수 있다. 다른 방식의 양자컴퓨터는 극저온에서만 작동할 수 있어 냉각 장치가 필요하다.
- 오류율이 낮다. 다른 방식의 양자컴퓨터는 잡음에 취약해 오류가 많이 발생한다. 이온트랩 방식은 잡음에 강해 오류가 적다.
- 큐비트 수를 쉽게 늘릴 수 있다. 다른 방식의 양자컴퓨터는 큐비트 수를 늘리기 위해 복잡한 공정이 필요하다. 이온트랩 방식은 이온을 추가하기만 하면 된다.
아이온큐는 최근 64 큐비트의 양자컴퓨터(64AQ)를 발표했다. 이는 현재 세계에서 가장 많은 큐비트 수를 가진 양자컴퓨터이다. 아이온큐의 64AQ는 다음과 같은 특징을 가진다.
- 2^64개의 병렬 연산을 할 수 있다. 이는 약 1.8 x 10^19개로, 지구상의 모든 모래알보다 많다.
- 4억 번의 4억 번의 게이트 연산을 할 수 있다. 게이트 연산은 양자컴퓨터에서 정보를 처리하는 기본 단위이다. 4억 번의 게이트 연산은 현재 가장 강력한 슈퍼컴퓨터보다도 높은 성능을 의미한다.
- 클라우드 서비스로 제공된다. 아이온큐는 자사의 양자컴퓨터를 클라우드 플랫폼에 연결하여 고객들에게 제공한다. 이를 통해 양자컴퓨팅을 저렴하고 편리하게 이용할 수 있다.
아이온큐의 양자컴퓨터가 킬러앱이 될 수 있는 분야
양자컴퓨터는 기존의 컴퓨터로는 풀 수 없거나 오래 걸리는 문제를 해결할 수 있는 킬러앱을 만들 수 있다. 아이온큐의 양자컴퓨터는 다음과 같은 분야에서 킬러앱이 될 수 있다.
인공지능(AI)
양자컴퓨터는 인공지능의 핵심 기술인 머신러닝과 딥러닝을 향상할 수 있다. 양자컴퓨터는 빅데이터를 빠르게 분석하고, 복잡한 패턴을 인식하고, 최적의 모델을 찾을 수 있다. 양자컴퓨터는 의료 이미지를 정확하게 진단하고, 자연어를 자연스럽게 번역하고, 인간의 감정을 이해할 수 있다.
암호학(Cryptography)
양자컴퓨터는 현재의 암호화 방식을 깨뜨릴 수 있는 힘을 가지고 있다. 양자컴퓨터는 소수 분해와 같은 난제를 쉽게 풀 수 있어, RSA와 같은 공개키 암호화 방식을 무력화시킬 수 있다. 반대로 양자컴퓨터는 양자 암호화라는 새로운 방식을 제공할 수 있다. 양자 암호화는 얽혀있는 큐비트를 이용하여 정보를 전송하고, 중간에 가로채거나 변조하면 바로 감지할 수 있는 방식이다.
재료과학(Material Science)
양자컴퓨터는 원자와 분자의 행동을 정확하게 모방하고 예측할 수 있다. 양자컴퓨터는 새로운 재료를 설계하고, 화학반응을 최적화하고, 에너지 효율을 높일 수 있다. 양자컴퓨터는 고온 초전도체와 같은 혁신적인 재료를 발견하고, 탄소 감소와 같은 환경 문제를 해결할 수 있다.
아이온큐의 양자컴퓨터 개발에 필요한 인재 조건
아이온큐는 양자컴퓨터의 선두주자로서, 창의적이고 열정적인 소프트웨어 인재를 적극 모집하고 있다. 아이온큐의 양자컴퓨터 개발에 필요한 인재 조건은 다음과 같다.
양자역학과 양자정보 이론에 대한 기본적인 지식과 이해력을 가지고 있다.
양자컴퓨터는 양자역학의 원리를 기반으로 하기 때문에 양자역학의 개념과 원리를 알고, 양자정보 이론의 기초와 응용을 이해하는 것이 필수적이다.
다양한 프로그래밍 언어와 툴을 숙지하고 활용할 수 있다.
양자컴퓨터는 기존의 컴퓨터와 다른 방식으로 정보를 처리하므로 새로운 프로그래밍 언어와 툴을 배우고 사용할 수 있어야 한다. 아이온큐는 자사의 양자컴퓨터를 위한 고유한 프로그래밍 언어인 'Q#'와 툴인 QDK를 제공한다. Q#는 C#과 비슷한 구문을 가지고 있으며, QDK는 Q# 코드를 작성하고 실행하고 디버깅할 수 있는 통합 개발 환경(IDE)이다.
혁신적이고 창의적인 아이디어와 문제 해결 능력을 가지고 있다.
양자컴퓨터는 새로운 컴퓨팅 패러다임을 제시하므로 기존의 방식에 얽매이지 않고, 새로운 아이디어와 솔루션을 제안하고 구현할 수 있어야 한다. 아이온큐는 자사의 양자컴퓨터를 이용하여 양자화학 시뮬레이션과 같은 혁신적인 애플리케이션을 개발하고 있다. 양자화학 시뮬레이션은 분자나 물질의 구조와 특성을 양자역학적으로 모델링하고 계산하는 과정이다.
" 우리는 차세대 빌게이츠를 찾고 있다. 양자에 있어 BASIC을 만들 인재가 필요하다. 또한 퀀텀 스프레드시트를 만들 댄브리클린도 찾고 있다. 그래서 기업과 정부에게는 엄청난 기회가 될 것이다. 아직 시작 단계이며 1번째 킬러 애플리케이션을 기다리고 있다. 킬러 애플리케이션은 하드웨어가 충분히 빠르고 강력해지길 기다려 왔다. 많은 인재와 관심이 양자 산업에 필요하다."
이제 아이온큐가 하드웨어뿐만 아니라 양자 소프트웨어 분야를 발전시키려고 노력하는 모습이 느껴진다. 이제 애플리케이션을 구동할 수 있는 양자 영역의 기술 시대가 찾아오고 있는 것 같다. 하지만 자체 프로그램 언어인 Q#을 이해하고 전문성을 가진 인재가 번개처럼 갑자기 생겨날까? 엔비디아 또한 GPU 하드웨어를 미리 준비했지만 자체 프로그래밍 언어 CUDA를 확산시키는 노력을 했지만 속도가 매우 느렸었다.
2023.10.03 - 2023 노벨물리학상 아고스티니 크라우스 륄리에 선정
2023 노벨물리학상 아고스티니 크라우스 륄리에 선정
2023년 노벨 물리학상에 수상한 피에르 아고스티니, 페렌츠 크라우스, 앤 륄리에의 공로와 연구에 대해 알아보려고 한다. 이들은 양자역학의 기본적인 현상인 양자얽힘을 실험적으로 증명하고,
ksjkhy4539.tistory.com
10월 3일에 포스팅한 2023년 노벨물리학상을 받은 3명의 인물은 모두 양자 분야 연구에 매진한 사람들이다. 이제 양자 컴퓨팅 분야의 프로그래밍 소프트웨어 전문가는 우리 아이들의 몫이 될 것 같다. 찬란하게 빛나는 양자컴퓨팅을 기대하며 오늘 글을 마무리한다.
글 내용 참조 기사 등 출처 정보 :
https://ionq.com/
https://azure.microsoft.com/ko-kr/resources/cloud-computing-dictionary/what-is-quantum-computing/
https://www.etoday.co.kr/news/view/1950729