[사이언스21](19)양자컴퓨터

현대 디지털 문명의 총아로 여겨지는 컴퓨터가 세상에 나온 것은 1946년 2월이다. 이 컴퓨터는 1만8000개의 진공관으로 만들어졌다. 이름은 ‘에니악(ENIAC)’이다.

　1950년대 이후 트랜지스터가 발명되고 반도체 집적회로 기술이 발전하면서 컴퓨터의 성능 발전은 타의 추종을 불허할 만큼 비약적인 발전을 거듭하고 있다. 그러나 아무리 집적화해도 원자 하나 이하로 논리소자를 구현하기는 불가능하다. 현재 컴퓨터의 한계이다.

　이에 대한 대안으로 연구되고 있는 것이 바로 양자컴퓨터(Quantum Computer)’이다.

　컴퓨터의 기본은 0과 1로 표시되는 2진법 논리회로이다. 현재의 디지털 컴퓨터는 스위치를 켜거나(1) 끄는(0) 상태로서 2진법의 1비트(Bit)를 구현한다. 하지만 양자컴퓨터는 양자역학의 원리를 이용한다. 기존과는 전혀 다른 컴퓨터 작동 원리이다.

　양자 컴퓨터는 ‘큐비트(Qbit)’라 불리는 양자비트로 0과 1의 두 상태를 동시에 표시할 수 있다. 즉 2개의 큐비트로 모두 4가지 상태(00, 01, 10, 11)를 중첩하는 것이 가능하다. n개의 큐비트는 2의 n제곱만큼 가능하게 되므로, 입력 정보량의 병렬 처리에 의해 연산 속도는 기존의 디지털 컴퓨터와 비교할 수 없을 만큼 빠르다.

　수학에서 시간이 오래 걸리는 난문제로 유명한 소인수분해를 예로 들자면 지금의 컴퓨터로는 `250디지트(digit; 2진 단위)’의 수를 소인수분해 하는데 80만시간이 걸리지만, 양자컴퓨터는 몇 분 정도면 충분하다. 또 수백년 이상 걸리는 암호체계 해독도 양자컴퓨터는 단 4분만에 풀어낼 수 있다.

　전문가들은 정보통신 분야의 혁명을 가져올 이 양자컴퓨터가 상용화되는데 앞으로 족히 20년 정도는 더 걸릴 것으로 보고 있다.