<첨단기술의 현장을 가다>39회/끝-양자컴퓨팅의 현주소

양자컴퓨터가 실제 구현되기까지는 여전히 많은 난관이 남아 있는 게 사실이다. 이는 단적으로 양자컴퓨터의 구성요소가 원자·광자 등 물질의 근본 단위라는 데서 기인한다.

원자세계를 지배하는 양자 현상을 완벽에 가까운 수준으로 이해하고 또한 이를 최대한 이용해야 하기 위해서는 원자·광자 단위의 초미세 조작기술이 필수적인 것이다. 원자 하나, 또는 광자 하나를 정확히 제어하는 나노미터기술 발전이 전제돼야 하는 당연한 결론도 여기서 나온다.

나노미터기술 등의 한계 때문에 그동안 양자컴퓨팅은 상당부분 이론적인 수준에 머물렀지만 최근 들어 낙관적인 전망을 엿볼 수 있는 단초가 속속 제기되고 있다. 원자를 레이저광으로 제어하는 이온트랩(ion trap) 기술이나 광자 한 개에 의해 원자를 제어하는 공동(cavity QED) 실험 등에서 보여주는 기술발달이 대표적인 사례다. 이는 전문가들 사이에서 「가능성」을 「현실」로 인식할 수 있는 계기를 제공하고 있으며, 일반인에게도 점차 관심을 얻어가고 있다.

비록 NMR 방식에 의한 단순한 양자연산의 동작이 구현되는 등 최근 세계적인 연구는 아직 초보단계인 게 사실이다. 하지만 기초적인 양자현상에 대한 연구에서 단위 소자인 양자비트 및 양자논리게이트를 하나씩 구현해보는 실험에 이르기까지 기반연구개발 작업은 갈수록 활기를 띠고 있다. 하나씩 구현된 양자비트와 양자게이트가 수백개 이상 축적될 때, 꿈의 컴퓨팅이라 불리는 양자컴퓨터의 실용화는 우리앞에 현실로 다가설 것이다.