“언제 어디서가 문제” 양자 컴퓨팅을 바라보는 기업의 시각

CIO나 선임 애플리케이션 기획자라면, 미래 선택지 중 하나로 양자 컴퓨팅(Quantum Computing)을 이해할 필요가 있다. 기업들 사이에서도 양자 컴퓨팅에 대한 의견이 갈리는데, 솔직히 양자라는 것 자체가 “이해하기 어렵고 불편한” 개념이기 때문이다. 이는 아인슈타인 같은 인물도 언급한 바가 있다.

아인슈타인이 특히 불편해한 지점은 양자 물리학이 현실 세계에서 관찰되는 행동과 완전히 다르다는 점이다. 현실 세계에서 관찰되는 행동은 흔히 아이작 뉴턴의 이름을 딴 “뉴턴 물리학”이라고 부르는데, 이 둘을 조화롭게 연결하는 이론은 아직 없다.

양자가 “이해하기 어렵고 불편한” 이유로는 빛보다 빠르게 통신할 수 있는 것처럼 보이는 “얽힘(entanglement)” 개념이 있다. 또 다른 이유는 원자 입자가 동시에 다른 상태에 있을 수 있다는 “중첩(superposition)”이 있는데, 양자 비트인 큐비트(qubit)는 1, 0, 또는 둘 다가 될 수 있다. 이런 이중성 덕분에 양자 컴퓨터는 여러 추론을 동시에 시험할 수 있고, 현실적인 시간 안에 불가능했던 일부 알고리즘을 쉽게 처리할 수 있다. 대표적인 영역이 암호화와 복호화다.

양자 컴퓨팅에는 또 다른 난제도 있다. 양자 컴퓨터의 큐비트는 극도로 취약해 큐비트를 설정하거나 읽는 과정에서도 엄청난 정밀도가 필요하며, 조금만 어긋나도 전체가 망가진다. 환경 조건도 문제를 일으킬 수 있는데, 큐비트가 주변 사물과 얽힘 상태에 빠질 수 있기 때문이다. 작업 도중 큐비트가 누설돼 사라질 수도 있다.

제대로 이해하지 못하고 다루기도 까다로운 기술에 기업이 비즈니스를 걸어야 한다면, 그런 선택을 할 기업이 얼마나 되겠는가? 이 주제에 의견을 남긴 352명 중에는 아무도 없었다. 그렇다면, 언젠가 양자 컴퓨팅을 사용하게 될 것이라고 보는 기업은 얼마나 될까? 352명 모두 결국 양자 컴퓨팅을 사용하게 될 것이라고 답했다. 하지만, 오래된 노래 가사처럼 어디에 어떻게 언제 쓸지는 모른다는 반응이 주류였다. 참고로 양자 이론은 그 노래보다도 오래됐지만, 업계는 여전히 양자 이론을 완전히 손에 넣지 못한 상태다.

352개의 의견 가운데 41개는 이론에 익숙한 전문가의 의견이었고, 이 그룹은 양자 열풍에 언제 올라타야 할지 기다리는 사람에게 유용한 조언을 제시했다.

첫 번째이자 가장 중요한 조언은 양자 컴퓨팅이 범용 비즈니스 애플리케이션용 기술이 아니라는 점이다. 양자 분야 전문가 집단은 디지털 컴퓨터로는 풀 수 없는 수준의 극도로 복잡한 알고리즘, 즉 어떤 수학 문제를 다루는 영역에서 양자 애플리케이션이 의미가 있다고 강조했다. 일부 전문가는 양자 컴퓨터를 일종의 아날로그 컴퓨터(analog computer)로 생각하는 편이 낫다고 제안했다. 아날로그 컴퓨터는 이미지 처리, 헬스케어, 시뮬레이션, 심지어 군사 임무 같은 분야에서도 쓰일 수 있는데, 정확성보다 속도가 더 필요할 때가 있기 때문이다. 양자 컴퓨팅이 전통적인 컴퓨터를 대체할 것이라고 기대해서는 안 된다. 보강은 가능하지만, 대체는 어렵다.

양자 컴퓨팅이 디지털 컴퓨팅을 보강할 수 있는 영역에서도, 두 번째 조언은 ROI를 반드시 점검하라는 것이다. 양자 컴퓨팅의 비용은 현재 사용 중인 애플리케이션 대부분에 대해 사실상 감당하기 어려운 수준이며, 양자 컴퓨팅이 강점을 보이는 영역에서도 마찬가지다. 그래서 막대한 이익을 낼 수 있는 애플리케이션을 찾거나, 가끔씩 발생하는 복잡한 문제를 풀기 위한 “양자 컴퓨팅 서비스(quantum as a service)” 같은 접근을 고민할 필요가 있다. 양자 컴퓨팅이 범용 비즈니스 도구가 되지 못할 것이라고 보는 전문가도 있다. 하지만, 새로운 양자 칩이 나오면 매우 특수하고 제한적인 용도로 양자 컴퓨터가 실용화될 수 있다고 보는 전문가가 더 많았다. 그 시점은 대체로 향후 5년 안팎으로 예상했다.

칩 이야기가 나왔는데, 세 번째 조언은 양자 컴퓨팅의 미래가 칩 개선에 달려 있다는 것이다. 일부 관련 스타트업이 눈에 띄는 진전을 주장하기도 하지만, 과장과 기대가 현실을 한동안 앞지를 가능성이 크다. 장기적으로 양자 컴퓨팅도 디지털 컴퓨팅처럼 소프트웨어 중심으로 이동하겠지만, 지금은 하드웨어, 즉 칩이 발목을 잡는 단계다. 양자 컴퓨팅이 얼마나 발전하는지 보려면, 양자 칩을 지켜보는 편이 낫다.

마지막으로, 양자 컴퓨팅과 AI의 결합이 승부수가 될 수 있다는 관측도 나왔다. 헤지펀드가 반길 만한 역대급 과대 포장의 파도를 만들 가능성도 있지만, 이 조합을 고려할 만한 이유도 있다. 현실 세계의 양자 애플리케이션은 이미 탐색 단계에 있고 아날로그 컴퓨터가 AI에서 가치를 입증한 사례도 있으니, 양자 컴퓨터가 AI에서도 자리를 잡을 수 있다는 논리다. 많은 전문가가 이미지 분석, 특히 영상 분석이 두 기술을 효과적으로 결합할 수 있는 애플리케이션이 될 수 있다고 봤다. 더 넓게 보면 지능은 정확성보다 속도가 더 필요할 수도 있고, 인간을 보면 그 주장에 대한 근거를 찾을 수도 있다.

양자 컴퓨팅은 새로 등장한 놀라운 비즈니스 도구일까, 아니면 그저 꾸며낸 이야기에 불과할까? 현재로서는 양자 컴퓨팅의 핵심 개념인 중첩처럼 ‘둘 다’라고 말하는 편이 정확할 것이다. 언제 양자 컴퓨팅이 현실적인 비즈니스 도구가 될까? 이 질문에는 양자 물리학의 또 다른 원리인 “불확정성 원리(Uncertainty Principle)”가 적용된다고 볼 수 있다. 필자는 양자 컴퓨팅의 가치가 불확실하다고 느끼는데, 현재 시점에서 거의 모든 사람이 비슷한 불확실성을 공유하고 있다. 다만 양자 컴퓨팅에 잠재력이 있다는 점은 분명하고, 양자 컴퓨팅을 지켜볼 가치가 있다는 결론도 분명하다.

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