안녕하세요 전기톱맨입니다.
조만간 양자컴퓨팅이 IT 시장의 대세가 될 거 같아 지금부터 작성좀 해보면서 공부하려고 합니다.
레쉬게릿
Pre. Motivation for Quantum Computing
회사에서 Quantum 관련 Ambassador를 뽑는다고 하여 지원했습니다.
아쉽게 이직 계획이라 참여는 못하겠지만 현재 물밑으로부터 Marketing을 하겠다는 신호이고 글로벌적으로 붐이 되는건 시간문제라고 생각됩니다.
제가 이 IT 바닥을 경험해보니 남들보다 빠르게 트렌드를 선점하는게 무엇보다 중요합니다. 이미 AI는 괴물들이 즐비하기에 빠르게 양자컴퓨팅으로 가보겠습니다.
1. 양자컴퓨팅의 정의
양자 컴퓨팅은 기존의 고전 컴퓨터(CPU/GPU 기반)가 해결하기 어려운 복잡한 변수와 상호작용이 얽힌 문제를 해결하기 위해 양자 역학의 법칙을 활용하는 새로운 계산 패러다임
일단 여기서 알 수 있는 점은 양자 컴퓨팅은 기존 컴퓨터랑 같이 간단 겁니다. 대체자가 아닌 동반자입니다.
2. 양자 컴퓨팅의 주요 역사적 이정표
양자 컴퓨팅은 갑자기 나타난 기술이 아니라 수십 년간 축적된 과학의 결과물입니다.
- 1970년: 찰스 H. 베넷(Charles H. Bennett)은 IBM 연구원으로 근무하던 1970년 2월 24일, '양자 정보 이론(quantum information theory)'이라는 문구를 최초로 기록한 사람
- 1981년: 리처드 파인만이 "자연을 시뮬레이션하려면 양자 역학적 컴퓨터가 필요하다"고 제안.
- 1994년: 피터 쇼어가 암호 해독 알고리즘(Shor's Algorithm)을 발표하며 양자 컴퓨터의 파괴적 잠재력 증명.
- 2016년: IBM이 세계 최초로 클라우드 양자 컴퓨팅 서비스 시작.
- 2021~2022년: IBM이 127큐비트(Eagle), 433큐비트(Osprey) 프로세서를 공개하며 하드웨어 가속화.
- 2023년: 양자 유용성(Quantum Utility) 확인. 슈퍼컴퓨터의 근사치 계산보다 양자 컴퓨터가 더 정확한 결과를 낼 수 있음을 입증(Nature 표지 논문).
- 2024년 이후: 156큐비트의 'Heron' 프로세서 등을 통해 오류율을 낮추고 성능을 높이는 단계로 진입.
양자 컴퓨팅은 1970년에 시작되어 2026년 지금까지 56년 존버중입니다. 이게 어디서 갑자기 튀어나온게 아니라 56년동안 데이터가 쌓이고 이제 폭발하기 직전입니다. 자 그럼 공부해야겠죠?
3. 양자 컴퓨팅 -> 이 놈 어따쓸까
전 이게 요즘 세상 핵심이라고 봅니다. 메타버스, nft, web3, 두쫀쿠, 블락체인 <--- 이 새기들 다 거품이란 거품은 덕지덕지 끼고서 몇천배가 올랐다로 마케팅하는데 결국 민낯 뽀록나고 사기꾼들만 돈먹고 날랐습니다.
양자 컴퓨팅은 특히 다음과 같은 영역에서 혁신적인 성능을 발휘할 것으로 기대됩니다.
| 분야 | 설명 |
| 시뮬레이션 (Simulation) | 본질적으로 양자 역학적인 성질을 띠는 물리적, 화학적 시스템(분자 구조 등)을 모사 |
| 최적화 (Optimization) | 수많은 선택지 중 가장 효율적인 답을 찾는 문제 (물류, 금융, 공급망 등) |
| 복잡한 데이터 (Data) | 머신러닝과 데이터 과학에서 고전 컴퓨터가 찾지 못하는 새로운 데이터 패턴 발견 |
이 3개가 핵심입니다. 시뮬레이션, 최적화, 비정형 데이터 패턴 돌파.
4. 비즈니스 필요성
비즈니스가 핵심입니다. 논문이고 연구실이고 연세대고 도쿄대고 일단 기업들이 투자할 맛이 나는 순간 뻠핑 시작입니다. AI 얘도 처음엔 물로켓이었습니다. 뭔 AI냐 블락체인 업비트나 하자 바이낸스나하자 바이빗이나하자 마이크로스트레티지가 최고다 테슬라가 최고다 뭐 코인베이스가 최고다.. 사실 실물가치 있는 주식이 정답이었습니다.
차라리 와우에서 생일파티를 하는게 더 메타버스일 겁니다. 몰입을 하는 빌드업자체가 없는데 이게 팔립니까?
이 nft <--- 이거 뭐 대체불가능토큰으로 마케팅 한사람들 다 찾아서 구속수사해야합니다. 여기에 엄청 많은 교수들이랑 기업가들이랑 VC들 엮여있는데 진짜 화나서 가슴 터질거 같습니다. 이 nft 사기극 이제 바람 다 빠지고 피해자들만 남았습니다. 그냥 사기꾼들이 여론전으로 밀어붙이면 한강물을 스위스 빙하수로 판다그래도 이거 뭐 밀고 들어옵니다.
루나 테라 도권이 만든 스테이블 코인은 알고보니 내부자들은 이미 다 사서 쳐팔고 있었습니다. 스탠포드까지 나왔다는 양반이 그냥 조희팔보다 못한 대형 사기극을 벌였고 이에 가담한 한국 사람들, 교수, 마케터, 강사형 교수, VC, 링크드인 약팔이는 어마어마합니다. 전부 다 증발했고 피해자만 발생시켰죠. 갑자기 다른 소리해서 죄송합니다.
양자컴퓨팅, 퀀텀컴퓨팅은 56년의 역사가 녹아들어간 근본있는 연구영역이다
이 말씀을 드리고 싶습니다.
발견 중심 기업으로의 진화: 단순히 데이터를 '분석'하는 수준을 넘어, 신소재나 신약 후보 물질을 '발견'하는 방식으로 비즈니스 모델이 변화합니다. -> 그러니깐 제약회사들이 이 퀀텀을 주목하고 있단 말이 많이 나옵니다.
지수적 문제 해결: 전염병 대응을 위한 신약 개발, 탄소 배출 저감을 위한 신소재 발견 등 기존 기술로는 수만 년이 걸릴 문제를 단시간에 해결할 수 있습니다. -> AI는 기존 데이터를 가지고 분석한다면 퀀텀은 beyond as 그 뒤를 보는 기술입니다.
준비의 필요성: 학습 곡선이 매우 가파르기 때문에, 기술이 완전히 성숙한 뒤에 시작하면 늦습니다. 지금부터 인재를 양성하고 생태계에 참여하는 것이 경쟁 우위가 됩니다. -> 제가 이 글을 쓰는 이유입니다. 56년 지났지만 아직 과도기입니다. 지금 물밑에서 꿈틀대고 있고 폭발 일보 직전입니다.
5. 양자 컴퓨팅 생태계 (Qiskit)
우리는 CUDA로 부터 Nvidia가 AMD나 다른 GPU 기업에 맞서 어떻게 싸워나갔는지 역사로 배웠습니다. 이 Software 시장을 장악하는것이야 말로 Hardware 시장을 장악하는 방법입니다. Mainframe이 그랬습니다. 지금 ASML의 EUV장비가 그러합니다. Software -> Hardware로 이어지는 이 올인원 솔루션을 먹는건 비즈니스 독식의 핵심입니다. 여기서 Qiskit이라는 아키텍쳐를 설명드리겠습니다.
Qiskit Runtime: 고전 컴퓨팅 자원과 양자 프로세서를 긴밀하게 연결하는 아키텍처입니다. 개발자가 인프라 걱정 없이 코드에만 집중할 수 있게 해줍니다.
- 회로 분할 (Circuit Cutting): 현재 양자 컴퓨터가 감당하기 힘든 거대한 회로를 작게 쪼개서 처리한 뒤, 고전 컴퓨터의 힘을 빌려 결과를 다시 합치는 기술입니다.
- 퀀텀 서버리스 (Quantum Serverless): 클라우드 상의 자원을 자동으로 조율해 주는 기능입니다.
6. 양자 컴퓨터 체크포인트
IBM은 절대영도에 가까운 극저온에서 작동하는 초전도 트랜스몬 큐비트(Superconducting transmon qubit)를 사용합니다.
현재의 양자 컴퓨터는 아직 오류가 없는 '결함 허용(Fault-tolerant)' 단계가 아닙니다. 따라서 컴퓨터의 성능을 평가할 때는 큐비트 개수 외에 다음 4가지를 종합적으로 봐야 합니다.
- 규모 (Scale): 큐비트의 수 (얼마나 많은 정보를 담을 수 있는가?)
- 품질 (Quality): 양자 볼륨 (회로가 하드웨어에서 얼마나 충실하게 구현되는가?)
- 속도 (Speed): CLOPS (초당 얼마나 많은 회로를 처리할 수 있는가?)
- 계층 충실도 (Layer Fidelity): EPLG (연산 시 오류가 얼마나 적게 발생하는가?)
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