‘국가안보와 미래를 좌우할 기술 양측의 정보기술의 현재와 미래’
양자 기술(국가안보와 미래를 좌우할 기술)이 글로벌 기술 패권 경쟁의 핵심으로 떠오르고 있다지만 양자 정보기술은 무엇이고 또 우리의 위치는 어느 정도일까.
양자 정보 과학기술
지금의 정보기술은 비트(bit2진수 0과 1이용)가 기반이며 디지털 기술은 이 비트를 나노(1나노미터는 10억분의 1m) 공학을 이용해 점차 세밀하게 나누는 것인데 문제는 어느 단계에 이르면 이 둘 사이에 중복현상(0과 1의 경계가 모호해지면서 상호 간섭이 일어나 더 이상 나아갈 수 없는 한계에 이른다는 것이다.그런데 양자기술은 나노기술의 한계에서 나타나는 이 같은 중복현상(0과 1이 겹쳐 서로 얽히는 원리를 바탕으로 한 큐비트(qubit) 기반기술)를 이용한다.디지털이 2~3나노가 한계라면 큐빗은 원자 단계까지 갈 수 있고. – 큐빗 개수 증가에 따라 정보처리 능력도 기하급수적으로 늘어남. – 이 기술을 이용하면 盗聴도청이 안 되는 양자 암호 통신도 가능하고.-양자엉킴을 이용한 양자센서의 경우 멱중력파와 같은 아주 미세한 변화도 측정할 수 있으며, -양자엉킴을 이용한 레이더(양자이미징)는 멱스텔스로 실드를 친 물체도 발견할 수 있게 된다는 점,
따라서 양자기술(양자컴퓨터 양자암호통신 양자센서 양자이미징이 상용화)을 선점하는 국가가 미래의 글로벌 기술 패권을 잡을 수밖에 없고 각국이 양자기술 경쟁에 사활을 거는 것이다.
양자암호
지금 우리가 사용하는 수학암호는 슈퍼컴퓨터를 이용하면 풀리지만 양자암호는 수학문제 형식 대신.랜덤 넘버(무작위 숫자)를 사용하기 때문에 계산에서는 물론 양자 컴퓨터에서도 풀 수 있어야(암호 키를 가진 사람만이 풀 수 있으므로) 한다.이 암호키를 양자물리학을 이용해 나누는 기술이 양자암호라고.
양자컴퓨터와 블록체인
암호화폐는 블록체인을 이용하여 거래 내용을 전 세계에 흩어져 있는 수많은 장부에 분산 기록하는 방식인데, 블록체인 암호화도 수학적 암호화 방식과 다름없기 때문입니다.양자 컴퓨터가 상용화되면, 어렵지 않게 블록체인을 무력화(현재의 컴퓨터로는 풀기 어렵지만) 할 수 있다.지금의 블록체인은 유지되기 어렵다고.
미국 정보과학 기술
일반적으로 양자컴퓨터의 성능은 큐비트의 개수와 비례(큐비트가 많으면 계산능력이 기하급수적(큐비트가 2배로 늘면 컴퓨터의 정보처리능력은 4배, 10배가 되면 2의 10제곱배)으로 올라가는데.-미국의 경우 IBM과 구글의 양자컴퓨터가 2년 전에 큐빗 50개를 넘었고 – IBM은 최근 127큐빗, 2023년에는 1000큐빗을 개발할 예정이다.
중국의 현주소
중국에서는 최근 60개 이상의 큐비트를 장착한 양자광컴퓨터를 개발해-양자암호기술은 세계 최고 수준으로 푸베이징에서 상하이까지 2000km의 양자암호망을 구축했다.인공위성 묵자(Micius)를 이용하면 양자암호통신(해킹 불가)도 가능하다고 한다.
여타 국가들
- 일본에서는 후지쓰가 양자컴퓨터를 이미 출시했고 – 호주는 구글 양자컴퓨터 개발자를 영입해 100만 큐빗 규모를 추진 중이다.캐나다에도 디웨이브 시스템이라는 조금 다른 방식의 양자 컴퓨터가 있다고.
우리의 기술 수준
한국의 디지털기술은 선진국(미국)의 97% 수준이지만 양국의 정보과학기술은 81.3% 수준이다.그중 양자컴퓨터만 보면 71.8%에 불과하다. 현재의 연구개발 투자와 전문 인력(중국 수천 명에 비해 우리는 100여 명) 같은 자원 면에서 보면 지금의 격차를 극복하기 어려울 것이라고.
양자 컴퓨터의 상용화
양자컴퓨터는 엄청난 고진공과 절대영도(영하 273도)에 가까운 극저온 상태에서만 작동 가능한 어려운 존재여서.지금까지는 기존의 디지털 슈퍼컴퓨터보다 훨씬 뛰어난 능력을 가지고 있음을 보여준 것에 불과합니다.
정말 실용성을 가지려면 품질 좋은 큐비트 수를 늘리고 좋은 양자 알고리즘도 개발해야 하는 과제가 기다리고 있는데.
5년 뒤면 메이저 컴퓨터 회사들 간의 우열이 드러나고 10년 뒤에는 문명이 바뀔 것이라는 게 전문가들의 의견이다.
양자 정보 과학 기술의 장래
현재의 디지털 슈퍼컴퓨터로는 풀 수 없는 문제(2,000자리의 숫자를 소인수 분해(우주의 원자 수만 슈퍼컴퓨터가 있어도 138억 년 이상 걸린다)라든가 물질의 성질 연구, 블랙홀 문제를 푸는 것처럼 계산량이 엄청나기 때문)가 아주 많은데 10여 년 뒤에는 양자컴퓨터가 이들 문제를 해결해 줄 것입니다. 그렇게 되면 우리 문명에도 큰 변화가 일어날 것이라고…
그러자면 관련 분야에 관심을 갖고 공부하려는 젊은이들이 늘고 이들에 대한 정부의 체계적인 지원과 지속적인 투자가 이뤄져야 할 텐데.
어디선가: 고등과학원(KIAS) 김재완 교수 인터뷰 기사 참조.