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출판사로부터 도서지원을 받아 작성한 리뷰입니다

+ 독서 동기

기술혁신이 이어지는 정점의 하나가 양자컴퓨팅이라 생각되기에 이 기술에 대한 이해가 반드시 갖춰야 할 교양이라고 생각되어 욕심이 났다.

+ 저작 빛깔

: 저자에 대하여

KIST 양자 기술 연구단장이신 분과 이화여대와 고려대 물리학과 교수님들이 공저한 저작이다.

: 저서에 대하여

사실 저자분들 약력만으로는 본서가 이해가 쉽게 저술되었으리라는 단정을 지을 수는 없었다. 대학생들을 가르치는 것과 대중 교양 수준으로 딱 문외한인 일반인들에게 정보를 전달하는 것이 같을 수는 없기에 어느 정도 난이도의 어려움은 있으리라 싶었다. 그런데 읽고 보니 상당히 이해가 쉬운 비유들로 많은 대목에서 어려울 부분을 쉽게 이해시켜 주는 저작이었다.

그렇다고 본서를 모두 이해했다는 건 아니지만 각오했던 것보다 쉽게 받아들여지는 대목이 많은 책이었다. 본서는 제목이 그저 지은 제목이 아니라 전반적인 내용을 진짜 요리 레시피와 주방으로 비유하며 서술하고 있다.

챕터 1에서는 양자 중첩과 양자얽힘, 양자측정의 세가지 재료로 양자 컴퓨터의 기반을 이해할 핵심 재료라며 이해시키고 있으며 챕터 2에서는 블로흐 구 위에서의 큐비트를 이해하도록 도우며 양자 알고리즘 만드는 법을 이해하게 한다.

챕터 3은 실제 제작 되고 있는 다양한 양자 컴퓨터 주방을 둘러보는 장이다. 초전도, 이온 트랩, 중성원자, 광자라는 각기 다른 주방을 장점과 난제라는 측면으로 이해하게 한다. 이온 트랩과 중성원자를 셰프가 홀로 만드는 한끼와 철판 위에서 여러인 분을 한꺼번에 만드는 요리로 비유한 대목과 광집게에 대한 비유와 설명은 이 책의 전체 서술을 대표할만한 필력이었다. 챕터 4는 현재의 불완전한 양자 컴퓨터가 앞으로 발전해갈 미래의 상을 엿보여주는 장이다. 주방의 협업과 주방과 주방을 연결하는 비유로 설명하고 있다.

본서 외에 오래전 양자컴퓨터에 관한 일본인 저자의 저작을 읽어본 기억이 있기는 하지만 그때 그 책은 마냥 쉽게 요약만 하고 어려운 대목은 생략한 저작이었다는 걸 이제야 알 것 같다. 본서는 어려울 내용도 독자를 한껏 배려하면서도 마냥 가볍지만은 않게 집필된 책이다.

+ 감상

독서 시간을 느긋하게 가지시는 분들에게 비유로 가볍게 시작하며 [전문가의 레시피]라는 장으로 다소라도 더 깊게 이해하게 해준다.

양자 컴퓨터에 관한 저작에 경쾌하게 다가서면서도 마냥 가볍지만은 않은 저작을 원하신다면 읽어볼 만한 저작이 본서가 아닌가 한다.

생성형 AI와 피지컬 AI 다음은 양자컴퓨터라는 본서의 온라인 서점 도서 소개 내용처럼 초전도체와 양자컴퓨터가 다음 기술혁신의 핵심이리라 믿어진다. 그렇기에 본서의 내용은 이 시절의 핵심 교양이 아닌가 싶다. 재미있게 이해시켜 주는 책이니 놓치지 마셨으면 싶다.

* 이글은 출판사로부터 도서만을 제공받아 주관적으로 작성한 리뷰입니다

실제로 양자컴퓨터를 만들면 엄청나게 빠른 연산을 통해 현재의 슈퍼컴퓨터로도 오랜 시간이 걸리는 문제들을 아주 짧은 시간안에 해결할 수 있다는 내용은 많이 들어봤지만, 실제로 그 작동원리가 어떻게 동작하고 구현되는지와 같은 복잡한 내용들에 대해서는 잘 알지 못한다. 또한, 양자와 관련된 내용은 이름부터가 선뜻 와닿지 않는 단어들로만 구성되어 있어 더더욱 그렇게 느꼈던 것 같다.

가까운 시일내에 곧 널리 사용되겠지만, 양자원리 자체가 나와 같은 일반사람들에게는 직관과 어긋나는 부분들이 많기 때문에, 얒아와 관련된 한 단락만 읽어도 이것은 일반 사람들이 읽어도 이해도 가지 않고 시간만 낭비하게 만드는 내용이라고 생각하기 쉽다. 그래서, 추측하기로 저자들은 양자의 개념을 좀더 쉽게 접근할 수 있도록 요리하는 레시피로 빗대어 이 책에서 양자에 대해 좀더 쉽게 접근할 수 있도록 도와주는데 한순간에 지루하고 딱딱한 책에서 좀더 친숙하게 양자의 개념에 다가갈 수 있도록 가이드를 해준다.

재테크에 관심이 많은 사람이라면, 3장과 같이 양자컴퓨터의 구현방식에 대해서 좀 더 궁금해 할 수 있는데, 왜냐하면 아직 현실에서 사용할만큼 실용화 되진 않았기 때문에 실현가능성이 높은 양자컴퓨터 방식에 대해 궁금해 할 수 있고, 2장에서처럼 양자 컴퓨터의 다양한 알고리즘에 대해 좀더 궁금해 하는 사람들이 있을 것 같다. 그렇지만, 아직 양자에 대한 개념을 좀더 갖져야 하는 분들은 1장에 좀더 관심을 갖고 이해해보는 편이 이 책을 좀더 잘 활용하는 방법일 것이다.

또한, 책의 각 장이 끝날때마다 전문가의 레시피 라는 보충내용을 통해 체계적으로 이해할 수 있도록 도와주는데, 본편을 읽을때 이해되지 않았던 부분들도 각 장의 마지막 부분을 읽어봄으로써 좀더 정확하게 이해할 수 있도록 도와준다. 

자컴픁

반도체는 산업의 쌀, AI 핵심 산업의 뇌로 비교되곤 한다. 

지금은 반도체 수급이 부족해지면서 가장 핫한 투자처가 되었지만 이제 피지컬 AI를 비롯한 차세대 유망주들이 다시 시동을 걸 차례이다. 

산업 현장과 일반 생활에 직접적으로 가장 와닿을 변화는 피지컬 AI이겠지만 조금 먼 미래를 본다면 우주 테마와 양자컴퓨터를 빼놓을 수 없다. 

스페이스 X 상장 이후 시장의 침체로 '이런 건 테마주 아닌가'라는 생각을 할 수 있지만 앞으로 방향은 명확하다. . 우주와 함께 고려해야 하는 투자 종목이 양자컴퓨터 테마다. 

1년 전만 해도 양자컴퓨터는 덩치만 큰 바보 컴퓨터로 회자되었는데, 1년 새 괄목할 만한 성장을 이루고 있다. 하지만 여전히 상용화까지는 갈 길이 멀다. 하지만 모두가 알 때는 이미 투자의 적기를 놓친 때이기 쉽다. 

양자컴퓨터 레시피는 기본적인 양자컴퓨터에 대한 이해도 향상에서부터 현재 기업의 상황을 잘 정리해 둔 책이다. 대략은 이해하고 있었지만 이 책을 통해 리게티 컴퓨터, 아이온큐, 구글, IBM이 어떻게 다른지 확실하게 알 수 있었던 것 같다. 

IBM, 구글 등의 초전도 양자 컴퓨터 방식

[**네이버 카페 책과콩나무의 지원으로 개인적 의견을 솔직하게 작성한 리뷰입니다**]

양자역학, 양자컴퓨터에 대해 말하는 많은 책들이 있지만 아직 우리는 양자라는 존재에 대해 그리 깊이 있게 알지 못한다.

기존의 컴퓨팅으로는 해결할 수 없는 문제들이 양자컴퓨팅으로는 해결 가능하다니 과연 무엇이 어떻게 다르고 문제를 해결할 수 있는지 궁금하지 않을 수 없다.

무지함도 있지만 호기심이 더 큰 양자컴퓨팅에 대한 이해를 좀더 쉽게 할 수 있는 방법은 없을까?

배우고 익히는 일에 관심을 갖는 인간이기에 마치 요리를 하듯 양자컴퓨팅에 대해 이해할 수 있다면 보다 재미있게 양자컴퓨팅을 알수 있겠다는 생각을 해 볼 수 있다.

큐비트에서 미래 컴퓨팅까지 이어지는 양자컴퓨터 레시피를 만나 읽어본다.

이 책 "양자컴퓨터 레시피" 는 AI 인공지능이 현재를 달구는 주요 이슈라면 양자컴퓨터는 오늘의 우리에게 미래로 읽혀질 수 있으며 큐비트라는 재료를 준비하고, 양자 게이트로 조리하면 양자컴퓨터라는 근사하고 멋진 한 접시를 완성할 수 있다고 전하는 책이다.

마치 음식을 하는 현장처럼 그렇게 양자와 관련한 재료들을 레시피 삼아 재료를 다듬고 조리해 맛있는 음식을 탄생시키듯 양자컴퓨터라는 음식을 위한 레시피로의 서사가 매우 재미있고 매력적이다.

저자는 유튜브 [아미요] 채널을 운영하는 그에게서 '원리를 이해해야 요리를 할 수 있다'는 깨달음을 통해 변화를 갖게 되었으며 그러한 변화가 흥미진진하고 즐거웠다고 전한다.

그렇다. 어떤 무엇이건 원리를 알면, 아니 알아야 한다.

양자컴퓨터 역시 원리를 모르면 어렵고 난해하게 느낄 뿐이라는걸 지금까지 우리는 겪어왔고 느껴왔다.

저자는 그러한 개념을 이해시키기 위해 요리를 위한 레시피라는 장면을 양자컴퓨터와 매칭해 설명해 주고 있어 보다 쉽게 이해할 수 있다.

큐비트, 양자중첩, 양자얽힘 등 요리 재료로의 개념들을 알기 쉽게 설명해 주고 거의 모든 과학이나 자연현상이 수학으로 설명이 되듯이 수학 역시 많은 사람들이 꺼려하는 과목의 하나이지만 중학교 수준의 수학 지식이면 책에서 설명하는 비유와 설명이 무엇을 뜻하고 의미하는지를 알 수 있다고 말한다.

죽었으나 살아있는 고양이를 뜻하는 슈레딩거의 고양이, 만화책이나 영화에서 즐겨 볼 수 있었던 '순간이동'에 대한 이야기 등 다양한 양자컴퓨팅적 문제들을 보편적인 시선으로의 레시피를, 또한 전문가의 레시피로 제시해 서로 다른 의미를 돞아볼 수 있게 해 주고 있어 양자컴퓨팅에 대한 이해의 폭을 넓히고 있다.

현재와 미래라는 요리가 존재하지만 흔하게 그 중간을 뜻하는 하이브리드적 요리도 존재할 수 있다.

아직은 미래로 가야할 난제들이 더 많아 하이브리드 주방이, 요리가 빛을 발한다.

미래의 주방이자 요리들은 완전한 양자컴퓨팅의 탄생이 가져 올 신기루라 할 수도 있다.

무궁무진한 양자컴퓨팅의 세계를 이해하기 위한 첫걸음으로의 시작을 요리 레시피 작성하듯 알려주는 제밌고 즐거운 이 책으로 도전해 보길 권해 본다.

(출판사로 부터 책을 제공받고 작성한 리뷰입니다.)

생성형 AI의 다음 시대, '양자 주방'의 문이 열리다

양자컴퓨터라는 어려운 주제의 책이지만 차례를 펼치면, 마치 요리책 같이 구성한 점이 친근하고 재미있게 느껴진다.

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AI기술이 세상을 뒤흔들고 있는 요즘 우리 사회의 똑똑한 이들은 벌써 그 너머의 세상을 준비하고 있다. 바로 컴퓨터 역사상 가장 강력한 게임 체인저가 될 양자컴퓨터다. 이름만 들어도 머리가 아프고 천재 물리학자들만의 소유물처럼 느껴지던 이 난해한 분야를 우리가 매일 드나드는 부엌과 요리라는 친근한 비유를 빌려 명쾌하게 풀어낸 책을 만났다. 김용수 최태영 김요셉 저자의 양자컴퓨터 레시피는 대중의 눈높이에서 미래 과학 기술을 쉽게 설명해주는 안내서다. 유독 신뢰를 보낼 수밖에 없었던 원천은 세 명의 저자가 지닌 독보적인 이력 덕분이었다. 한국과학기술연구원 양자기술연구단장을 맡고 있는 김용수 박사는 포항공과대학교에서 박사 학위를 받고 미국 국립표준기술연구원을 거친 국가 대표 양자 전문가다. 이화여자대학교 양자컴퓨터연구센터 소장인 최태영 교수 역시 미국 아이비엠 Almaden 연구소에서 스핀 큐비트 제어 기술을 연구한 세계적 수준의 석학이며 고려대학교 김요셉 교수는 미국 로렌스버클리국립연구소를 거쳐 초전도 양자컴퓨터 실용화 연구를 이끄는 핵심 인재다. 국내 최고의 퀀텀 정예 군단이 한뜻으로 뭉쳐 쓴 만큼 이 책은 철저한 전문성과 실증적인 깊이를 골고루 갖추고 있다. 수많은 요리 비법 중에서 특히 내 지적 호기심을 강렬하게 자극한 두 가지 레시피가 있었다. 첫 번째로 1장에 나오는 두 상태의 가능성을 담은 큐비트라는 대목이었다. 기존 컴퓨터의 영과 일이라는 이분법적 한계를 넘어 영과 일이 동시에 존재할 수 있는 양자의 중첩 현상을 다양한 재료가 냄비 안에서 섞여 새로운 맛의 가능성을 창조해 내는 과정으로 묘사한 부분이 놀라웠다. 저자들의 탁월한 비유 덕분에 양자역학의 가장 까다로운 개념인 중첩을 직관적으로 받아들일 수 있었다. 두 번째로 흥미롭게 읽었던 곳은 3장에 등장하는 초전도 양자컴퓨터에 필요한 극한 주방이라는 대목이었다. 양자컴퓨터가 신호의 왜곡 없이 올바르게 작동하기 위해 우주 공간보다 더 차가운 절대 영도에 가까운 환경을 유지해야 한다는 사실을 철저한 위생과 설비를 갖춘 최고의 극한 주방으로 묘사해 둔 부분이 아주 기발했다. 과학자를 완벽한 맛을 내기 위해 주방 온도를 미세하게 조율하는 꼼꼼한 요리사로 재정의하는 저자들의 설명 덕분에 어렵게만 느껴지던 하드웨어 구현 방식을 재밌게 이해할 수 있었다. 단순한 대중 과학 서적을 넘어 미래 사회를 주도할 강력한 언어를 가르쳐준 비밀 조리법이다. 다가올 양자 시대를 막연한 두려움 대신 영리한 호기심으로 채우고 싶다면 대한민국 최고 전문가들이 차려낸 이 명쾌한 양자 식탁을 적극적으로 권하고 싶다. #세종서적 #양자컴퓨터레시피 #김용수저자 #최태영저자 #김요셉저자 #양자역학 #양자컴퓨터 #큐피트 #미래컴퓨팅 #책추천 #서평단 @sejongbooks

닐스보어와 하이젠베르크의 양자역학 이론이 세상에 알려지기 시작한지 100년이 지났다. 기술발전대로라면 이미 양자현상은 실체적이고 구체적으로 운용되고 활용되어야 하지만 진전하지 못한 채 제자리걸음을 되풀이하고 있다. 최근 AI의 폭발적인 관심과 성장이 오히려 양자이론을 새롭게 부상시키고 있다. 산업계는 이미 양자센싱과 양자암호를 중심으로 양자와 관련된 다각적인 변화가 진행 중이다. 하지만 이 세상에 양자역학을 이해할 수 있는 사람은 없다는 파인만의 인용처럼, 양자는 이해하기도 받아들이기도 무척 어려운 학문이다. 그럼에도 양자를 배워야하는 이유는 무엇 때문일까?

양자는 광자, 원자, 전자와 같은 미시세계를 다루는 학문이다. 지구는 물론 우주를 구성하는 모든 물체는 원자구조로 이루어져 있고 원자를 이해할 때, 새로운 시각이 열리게 된다. 양자세계에 들어가기 위해선 양자의 기본재료인 큐비트를 알아야한다. 디지털이 0과 1, 하나하나의 비트를 이용한 작은 스위치라면 큐비트는 다이얼에 가깝다. 한쪽 끝이 0이고 반대 끝이 1이라면 0과 1사이엔 무수한 중간위치가 존재한다. 0에 가까우면 0이 측정될 가능성이 높고 1에 가까우면 1이 나올 가능성이 커진다. 큐비트는 0과 1인 아닌 두 상태의 가능성을 가진 정보단위다.

큐비트는 2차원 양자상태다. 그 유명한 슈뢰딩거의 고양이 이론이 등장한다. 2차원은 두 가지의 가능성을 의미하며 편의상 0과 1로 정의할 수 있다. 그런데 큐비트는 두 상태가 겹쳐지는 중첩이 일어난다. 중첩은 고양이의 상태를 확인하기 전까지 죽은 상태와 산 상태를 알 수 없다. 살아있을 수도 죽었을 수도 있다. 알 수 없는 상태가 곧 중첩이다. 중첩은 부호, +, - 에 의해 완전히 다른 상태가 된다. 부호의 차이를 결정하는 물리량을 위상이라 한다. 위상은 고전물리학으론 관찰하기 어렵다. 위상을 경험할 수 있는 현상이 파동이다. 두 개의 원형파동의 위상이 같으면 보강간섭이 일어나 파동이 높아지며 위상이 반대면 상쇄간섭이 일어난다. 그런데 2차원 양자상태를 표현하는 큐비트를 눈으로 볼 수 있을까?

블로흐 구는 x,y좌표를 중심으로 양자 중첩을 적도로 표현하여 큐비트의 지도를 나타낼 수 있다. 블로흐 구에서는 북극과 남극을 0과 1로 대응시킨다. 구면 위의 모든 점은 0과1의 양자 중첩 상태를 나타내며 위도는 두 상태가 중첩되는 비율을, 경도는 상대위상을 나타낸다. 적도는 0과1이 동일한 비율로 서로 다른 위상을 가진 중첩된 상태가 블로흐 구를 회전하면서 위치가 변경된다. 블로흐 구는 특별한 기준점이 없으며 어떤 상태로 존재하든 모두 중요하다. 단지 관찰자의 기준점에 의해 보일 뿐이다. 하지만 블로흐 구는 잡음이 없는 순수상태일 때만 가능하다. 큐비트는 수많은 크고 작은 변수에 의해 순수성을 잃어버리고 잡음이 쌓이면서 점점 구의 중심을 향해 이동한다. 상대위상이 흐트러지는 과정이다.

양자 측정은 큐비트를 있는 그대로 측정할 수 없다. 또한 측정 결과가 확률적으로 반영된다. 슈뢰딩거의 고양이는 중첩상태로 존재하다 관찰자가 상자를 열어보는 순간, 하나의 상태가 붕괴된다. 양자 측정은 항상 두 상태를 구분하는 방식으로만 이루어진다. 측정이 이루어지는 순간, 확률적으로 바뀌고 난 뒤의 결과를 보여주는 것이다. 이미 고양이가 죽거나 살아있는 것이 아닌, 일정한 확률에 따라 죽거나 살아있는 상태가 결정된다. 즉, 결과를 확인하는 행위가 아니라 상태를 바꾸는 행위다. 즉 양자 컴퓨터는 한 번 측정을 하면 상태가 붕괴되기 때문에 중첩 상태가 담긴 모든 정보를 동시에 얻을 수 없다.

AI생태계를 리드하고 있는 젠슨황의 양자컴퓨터 도입과 구글과 IBM이 주축이 되어 실행하고 있는 양자컴퓨터 응용은 과학계는 물론 산업전반의 뜨거운 주제로 부상 중이다. 하지만 기대에 비해 진척이 더디고 실현가능성이 그리 높지 않다. 다양한 과학적 방식이 전개되고 있지만 큐비트 구현방식의 한계와 연구비용, 구조적 한계가 양자세계의 걸림돌이다. 양자는 중첩과 얽힘으로 수많은 난제들을 해결할 확률이 높다. 디지털 시대의 핵심은 속도다. 속도에 대한 이해가 양자는 물론 차세대의 에너지나 원자이론을 새롭게 정의할 것이다. 본 책은 양자이론을 음식레시피에 비유해 큐비트로부터 양자게이트, 양자 알고리즘을 통해 양자컴퓨터 구현방식을 설명한다. 양자개념은 세상을 바꿀만한 주제다. 무엇보다 인간이 지닌 한계를 극복하고 새로운 도약의 주인공이 될 것이다. 양자컴퓨터의 미래가 눈앞에 다가오고 있다.

- 이 리뷰는 출판사에서 도서를 제공받아 직접 읽고 작성한 리뷰입니다.

* 출판사에서 보내준 책을 읽고 서평을 썼습니다.

이제는 우리나라 주식 앱에서 미국 주식도 손쉽게 거래할 수 있게 되면서 국장 외에 미장에 투자하는 소위 '서학개미' 도 많이 늘었습니다. 그중에는 특히 우리나라 사람들의 사랑을 받는 기업이 있는데 양자컴퓨터 관련 기업들이 대표적이네요. 한때 한 기업의 주주 상당수가 한국인이라고 할 정도로 양자컴퓨터에 투자하는 사람들이 많았습니다. 양자컴퓨터는 최신 기술로 아직 본격적으로 상용화도 되지 않았는데 어떻게 기업에 대해 알고 투자하였는지 신기했습니다.

양자컴퓨터가 등장하면 기존 암호 체계가 순식간에 무너지면서 보안에 큰 문제가 발생할 것이라는 예측도 나오고 있습니다. 이런 뉴스를 볼때마다 양자컴퓨터의 원리가 궁금하였는데 '양자컴퓨터 레시피' 에서는 이에 대해 알기 쉽게 설명하고 있습니다.

양자컴퓨터는 이름에서 알 수 있는 것처럼 양자역학을 기초로 하고 있습니다. 양자역학은 20세기 초 당대의 뛰어난 물리학자들이 서로의 주장을 논박하면서 더 유명해졌네요. 양자역학은 무척 어렵기 때문에 슈뢰딩거의 고양이로 설명하는 경우가 많습니다. 밀폐된 상자 안에 50% 확률로 방사성 원소가 붕괴하는 장치를 설치하였을 경우 상자 안의 고양이는 살았을 수도 있고 죽었을 수도 있습니다. 관측하기 전까지는 알 수 없는데 기존 컴퓨터는 0과 1로만 정보를 전달하는 것과는 달리 양자컴퓨터는 확률에 기반하므로 한번에 여러 값을 나타낼 수 있다고 합니다. 처리할 수 있는 정보량이 늘어나면 확실히 기존 컴퓨터보다 빠를 수 밖에 없겠네요.

하지만 양자의 상태를 안정적으로 유지하기 위해서는 절대온도인 -273도가 되어야 합니다. 영하 10도만 되어도 추운데 양자컴퓨터를 가동하기 위해서는 극도로 낮은 온도가 필요하네요. 양자컴퓨터 사진을 보면 위에 거대한 샹들리에처럼 크고 긴 관들이 설치되어 있습니다. 처음에는 양자컴퓨터가 기존 컴퓨터와 모습이 같을 필요가 없으니 미래지향적(?)인 이미지도 보여줄겸 새롭게 디자인하였는지 알았는데 책을 읽으면서 이러한 관들은 온도를 낮추기 위한 장치라는 것을 알게 되었네요. 실제 양자컴퓨터는 그 아래에 있는 손톱만한 크기의 칩이라고 합니다. 극저온 상태를 만들기 위해서는 막대한 전기가 필요하므로 비용이 비싸서 아직까지는 갈 길이 머네요.

이 문제를 해결하기 위해 다양한 방법들이 등장하고 있습니다. 그중 하나는 기존 컴퓨터와 하이브리드 방식으로 구성하는 것입니다. 모든 것을 양자컴퓨터로 할 경우 유지비용이 비싸고 확률에 근거한 양자역학의 특성상 오류가 발생할 수밖에 없습니다. 기존 컴퓨터와 양자컴퓨터가 각자 잘 할 수 있는 업무를 나눠서 수행하고 결과를 합치면 비용을 줄이면서도 속도를 빠르게 하는 것이 가능하네요. 양자컴퓨터는 큐비트가 무척 많아야 하는데 물리적으로 하나의 양자컴퓨터에 수많은 큐비트를 두기 어려우니 여러개의 양자컴퓨터로 분산해서 처리하는 방법도 등장하였습니다. 현재 AI 의 성능이 무척 뛰어난데 양자칩을 이용하게 된다면 어떤 결과가 나올지 상상조차 쉽지 않네요.

양자컴퓨터는 아직 개선해야 할 점이 많아서 상용화까지에는 상당 시간이 소요될 것입니다. 하지만 조금씩 발전하고 있는 만큼 언젠가는 책상 위에 올라가는 양자컴퓨터도 나오지 않을까요. 양자컴퓨터에 대해 자세히 알 수 있어서 이해하는데 도움이 되었습니다.

- 본 서평은 출판사로부터 책을 제공받아 읽고, 주관적으로 작성한 서평입니다.

지난 몇 년 NVIDIA를 포함한 A와 관련기업의 질주를 지켜보면서, 대부분의 사람들이 '그럼 이 다음 주자는 누가 될까?' 란 생각을 많이 했을 것이다. 나 또한 관심을 많이 가졌었고, 그 중 하나가 양자컴퓨터 관련 기업이 되지 않을까? 하는 생각을 했었다. 마침 구글, IBM, 마이크로소프트 등 글로벌 빅테크 기업들이 양자 기술에 천문학적인 자본을 투자하며 '양자 우위'를 달성했다는 뉴스가 심심치 않게 들려왔었고, 개인적으로도 그간 양자컴퓨터 기업들의 행보와 기술이 궁금해 관련 서적을 몇 차례 찾아 읽어보았으나, 대부분 양자물리학이나 양자컴퓨팅과 관련된 수학적, 학문적 이론에 치우쳐 있어 아쉬움이 남았었다.

이번에 만난 '양자컴퓨터 레시피'는 이러한 나의 갈증을 해소해준 책이다. 양자 기술을 개발중인 물리학자 세 분이 공동 집필한 이 책은, 낯설고 난해한 양자컴퓨터의 세계를 요리에 빗대어 설명해준다. 재료와 레시피, 주방이라는 직관적이고 친숙한 비유를 통해 그간 어렵게만 느껴졌던 양자 컴퓨터를 쉽게 설명해줄 것 같아 크게 기대하며 읽어보았다. 책은 큐비트와 양자중첩, 양자얽힘 같은 기본 재료(개념) 설명을 시작으로, 양자 게이트와 알고리즘이라는 조리법, 이를 실제로 구현하는 장비(주방), 그리고 현재의 기술적 한계와 미래의 실용화 전략을 두루 살펴본다. 양자 관련 책하면 으레 나오는 복잡하고 구체적인 양자물리 관련 수식보다 대체로 원리와 구현 과정에 초점을 맞추어 보다 쉽게 접근할 수 있었던 것 같다.

개인적으로 가장 좋았던 부분은 양자컴퓨터 구현 장치를 다룬 부분이었다. 양자컴퓨터는 상온 구현이 매우 힘든 기술이기에, 그간 기업들이 극저온 환경을 어떻게 조성하는지, 어떤 물리적 장치와 방식으로 접근하는지 늘 궁금했었다. 이번 책에선 헬륨-3과 헬륨-4 혼합물을 이용해 극저온을 만드는 희석냉동기에 대한 자세한 설명을 통해 그 궁금증을 해소해주었다. 이 외에도 초전도 방식부터 이온 트랩, 중성원자, 광자 방식 등 다양한 하드웨어 구현 방식을 상세히 비교 설명해 이해의 폭을 넓혀주었다. 여기에 오류율이 높고 큐비트 수명이 짧은 현재의 기술적 한계를 극복하기 위해, 모든 연산을 양자컴퓨터에 맡기는 무리수를 두는 대신, 양자컴퓨터는 고전컴퓨터가 하기 힘든 핵심 연산만 맡고 나머지는 고전컴퓨터가 처리하도록 역할을 분담하는 변분 양자 알고리즘, 서로 다른 양자 프로세서를 연결하는 모듈형 네트워크 기술 등이 시도되고 있음을 보여주어 흥미로웠다.

책을 다 읽고난 솔직한 심정은 '아직 어렵다'이다. 그래도 지금까지 몰랐던 것을 이번 책을 통해 정말 많이 알게되었고, 양자컴퓨터를 이해하는데 한발 더 나아간 건 분명하다. 양자기술과 양자컴퓨터에 관심있는 분이라면 꼭 한번 읽어보아야 할 책이다. 강력 추천한다. 

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＜이 책은 책과콩나무를 통해 출판사로부터 무상제공받아 본인이 직접 읽고 주관적인 후기를 작성하였습니다＞

구글의 윌로우칩 개발소식과 아이온큐 등 양자컴퓨터 관련주의 주가상승으로 양자컴퓨터 분야라는 것에 관심을 갖게 되었다. 그러나 양자라는 분야는 너무너무 생소하다. 특히 이해하기가 어렵다. 그래서 한번 읽어보았다. 나는 과연 이책을 다읽고 양자라는 개념을 직관적으로 이해할 수 있을까?

어렵지만 직관적으로 다 이해하긴 어렵지만 그래도 개념이 조금씩 잡히는 느낌이다.

일단 양자는 큐비트 상태라고 한다. 우리가 사용하는 컴퓨터는 2진법으로 이루어진 0또는 1이라는 것을 가지는 비트로 이루어져있다. 그러나 양자세계는 0과1을 동시에 갖출수 있는 양자중첩의 상태이다.

어떻게 0과 1을 동시에 갖는게 가능할까? 양자상태이기에 가능하다.

양자는 0과1을 동시에 가지지만 측정하려고 확인하는 순간 이 양자상태가 무너진다. 그러면서 어떤 수를 가지게된다.

또한 큐비트의 양자는 어떤 하나가 0이나 1을 가지게 되면 얽혀있는 다른 하나는 반대로 1이나 0을 가지게 된다.

어떤 하나가 0이 결정되는 순간 반대는 1이 된다. 아무리 멀리떨어져 있어도 하나가 결정되면 다른 하나 또한 반대로 결정된다. 이것이 양자얽힘인데 이것 또한 현재 밝혀진 것이라고 하나 이해하기가 보통 어려운 것이 아니다.

이런 양자 상태를 구현하려면 어떻게 해야할까?

초전도 양자컴퓨터를 위한 극저온 환경을 구축하는 방법이 있고 일반적인 원자에서 전자를 떼어내 전하를 띠게만드는 이온을 이용한 이온 트랩 방식이 있다.  IBM이나 구글 같은 거대기업들이 초전도 양자컴퓨터에 투자하고 있으며 이온 트랩방식은 높은 정확도를 자랑하는 장점이 있다.

앞으로 어떤 방식이 우리에게 더 가깝게 다가올까?

이들 방식이 빠르게 발전하여 신약개발과 양자암호분야등 우리의 삶에 영향을 미치는 날이 오지않을까?

아직 양자분야는 갈길이 먼 분야다. 그러나 전년도에 젠슨황이 양자분야는 아직 멀었다고 했지만 그 다음해에 말을 바꾸며 양자분야의 관련주들이 폭등했던 기억이있다. 아직은 멀었지만 새로나온 연구와 논문, 그리고 빅테크 기업들의 기술개발 등을 미루어 보았을때 AI처럼 우리의 삶에 갑자기 다가오지는 않을까?

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