2023년 송도에 들어오는 IBM 양자 컴퓨터

새로운 세계 - 양자컴퓨터

양자 컴퓨터가 뭐야?

양자컴퓨터(Quamtum Computer)

입자와 파동의 이중성과 불확정성 원리에 의해 규정된 '양자현상'을 이용한 컴퓨터

기존 컴퓨터의 단위 = 1비트
2진법을 쓰는 기존의 디지털컴퓨터는 정보의 단위로 비트(bit)를 쓰기 때문에 모든 데이터가 0 또는 1로 나타남

양자컴퓨터의 단위 = 1큐비트
0 혹은 1의 값만 갖는 비트(bit) 대신, 양자 정보의 기본 단위인 큐비트(qubit: quantum bit)를 사용한다.
0 또는 1 또는 중첩상태.
큐비트는 0과 1이 양자물리학적으로 중첩된 상태를 뜻함.
양자역학계가 가지고 있는 고유한 특성인 '중첩'을 이용하여 데이터가 0이면서 동시에 1이 될 수 있는 특성을 정보의 연산과 처리에 이용하여 기존 컴퓨터보다 효율적으로 계산을 수행할 수 있음.

1큐비트에는 여러상태가 존재하므로 여러개를 병렬처리하면 가능한 정보량이 2의 제곱수로 늘어남.
양자 컴퓨터는 연산장치를 100배로 늘렸을 때 계산능력이 100배가 아닌 100조배 정도까지 증가(2의 100제곱)

양자컴퓨터_개발_동향과_시사점.pdf

4.63MB

2023년 송도에 양자컴퓨터가 온다

연세대 총장이 예언하는 포스트 코로나 대학 교육은

예상위치

송도 캠퍼스라고 하니 기존 대학건물이거나 YSP 1단계 부지 어딘가에 들어올 것 같다. IBM 양자컴퓨터는 크기가 크지도 않고 관련 산업계는 클라우드로 접속한다고 하니 관련 기업의 이전이 연쇄적으로 일어나진 않을 것 같다. 그러나 국내에 처음 도입되는 상징적인 의미가 있고 관련 산업이 언급될 때마다 송도 연대 캠퍼스가 노출될 것이므로 홍보효과는 상당할 듯.

세계4번째 양자컴퓨터?

조금 오해 하는게 양자컴퓨터를 개발하는 회사는 여러 곳 있다.(IBM, MS, 구글, 인텔, D-wave, 아이온큐, 노스롭그루먼 등). 그 중에 기술력이 가장 좋은 IBM의 양자컴퓨터가 송도에 세계 4번째로 온다는 뜻이다. (미국, 독일, 일본, 한국 순서)

IBM의 양자컴퓨터는 IBM Q시스템 원(IBM Quantum System One)으로 부르며 클라우드 기반으로 접근한다.

일본에 설치된 IBM 양자 컴퓨터

일본에는 2021년 7월경 설치 되었다. 아래 링크된 자료는 일본에 설치된 양자 컴퓨터의 도입 영상이다.

그쪽도 나름 의미 있는 행사였던지라 비행기 착륙과정부터 옮기고 설치하는 전 과정을 영상으로 남겼다.

IBM 양자 컴퓨터가 대단한건가?

양자컴퓨터는 미국, 중국, 일본이 경쟁하고 있다. 예전에는 이론적인 부분에 머물렀다면 지금은 상용화를 위해 노력중이라고 한다. 중국은 중국과학기대를 비롯한 중국기관에서 주도한다면 미국은 IBM, 구글 등의 민간 산업계에서 두각을 보인다.
3년~5년안에 일부 사용 어플리케이션이 양자컴퓨터에 사용될 것으로 예상.

IBM은 양자 컴퓨터 특허 점유율에서 압도적인 1위 기업

양자컴퓨터는 미국이, 양자통신 부분은 일본 중국이 우위

양자 컴퓨터의 활용

금융, 바이오, 자율 주행등 현재 컴퓨터로 한계가 있거나 시간이 걸리는 모든 분야에 적용 가능한 기술이다. 미래 주도권 경쟁이 치열한 분야 중 하나이다.

일본에 도입된 IBM 양자컴퓨터는 도쿄 인근 가와사키에 있고 도요타, 도시바 등과 컨소시엄을 맺어 접속을 관리한다고 하니 일본은 우선 자동차와 반도체 산업에 활용할 생각인듯 보인다.

우리나라에는 송도 연대 캠퍼스에 도입되고 주변 산업군을 보면 바이오 산업쪽에 사용하지 않을까?
신약개발하는데 10년 이상 걸리는 것도 딥러닝(인공지능AI)을 활용하면 1년으로 단축시킬 수 있다고 하는데 양자컴퓨터를 활용하면 금형제품 찍어 내듯이 후보물질들을 발견해낼 수 있을 것이라 본다. 양자컴퓨터 기술이 자리잡는데 오래 걸리겠지만 바이오에 꼭 필요해보인다.

송도에 들어올 IBM 양자컴퓨터

양자 컴퓨터가 지금의 컴퓨터 성능을 앞지르는 '양자우위'의 기점을 50큐비트 정도로 본다.
2021년 일본에 들어온 양자컴퓨터 수준은 정확히 모르지만 최대 127 큐비트 이하.
2023년 송도에 들어올 양자컴퓨터는
로드맵 기준 1121 큐비트까지 가능하다.

큐비트 10배면 이론상 천배의 성능을 가진다. 물론 미국 외의 국가에 최신 양자컴퓨터를 주진 않겠지만 지금보단 상당한 수준일 것이다.

양자컴퓨터는 핵융합발전소처럼 먼 미래의 기술이지만 미국과 중국의 기술경쟁으로 자본이 많이 투입된다고 하니 전문가들이 예상하는 기술발전 속도보다 빠를 수도 있다고 한다. 2030년에는 양자컴퓨터의 활용을 기대해본다.

송도의 바이오 산업도 양자컴퓨터의 도움을 받아 글로벌 제약사가 탄생하길 바란다.


p.s 양자컴퓨터효과

올댓송도 카페 관련글에 참고할만한 댓글이 있어서 남겨본다.(오타 등 일부 수정)

YSP에도 데이터센터 생긴대요...

현재 컴퓨터는 다음과 같은 문제점이 있습니다.
-고전적인 폰노이만 아키텍처의 한계가 있습니다.
->무슨 뜻이냐면 시스템에 발생하는 열로 인하여 최소화하는데에 이제 한계가 다다르고 있다는 점입니다. 이로 인하여 슈퍼컴퓨터를 병렬확장하여 이를 개선하고 있습니다. 다만 이에도 문제가 따릅니다. 중국의 경우도 엄청난 전력소모를 하고 있기 때문이죠.(서울전체 전기전력정도) 이는 사실 우위에 설수는 있지만, 효율적이지 못합니다.
->계산이 한번에 하나씩밖에 수행하지 못하는 단점도 있습니다. 이를 개선하기 위해 앞서 언급드린것처럼 병렬식으로 연결한다지만 그렇다하여도 한계가 있습니다. 양자컴퓨팅은 양자의 얽힘/중첩/불확실성 등의 성질을 이용하여, 접근하는 일반 폰노이만 아키텍처의 몇 만배에 이릅니다.

그렇다고, 양자 컴퓨팅에도 문제가 없느냐? 문제가 많습니다. 너무 빠르고 효율적이만, 불확실성을 가집니다. 이로인해 양자의 움직임을 제어하기 위해 극저온의 데이터센터가 필요한것은 사실입니다. 그래서 초기 비용이 많이 소요되는것은 분명합니다.

다만 응용분야가 너무 많습니다.
-금융(포트폴리오 최적화, 리스크관리, 금융사고 최소화 가능)
-IT(머신러닝, AI학습)
-물류(비행기, 선박, 트럭 등 물류 최적화)
-우주연구(인공위성이나 우주선 통신)
-자동차(무선/전기)

지금 기술로는 못하냐고요? 네 사실 한계가 많이 따릅니다. 인터넷을 1GB 신청해도 100MB도 안나오는 것처럼 저항으로 인한 소손이 발생하거든요. 아무리 우리가 기술력이 좋아져도 100만년은 걸려야 랙없이 사용가능할겁니다.
양자 컴퓨팅은 저항이 제로에 가깝습니다.. 1000000000000000000000000000GB 용량도 1초면 받을수 있을 겁니다.
양자의 계산능력은 슈퍼컴퓨터가 100만년할일을 1분이면 할수 있을 정도로 빠릅니다.

당연히 보안적인 문제가 발생하기 때문에 보완해야할 사항도 굉장히 많고, 연구에도 많은 어려움은 있지만 이미, 캐나다, 미국은 D-WAVE로 많이 앞서 있습니다.
우리나라처럼 불모지인 나라에선 더더욱 필요합니다.
다양한 산업군으로써 확장이 가능하기 때문입니다.

왜 증권사들이 한국거래소 근처인 여의도에 몰려 있는지 아시나요? 1초의 트래픽 낭비도 용납할수 없기 때문입니다.
은행들이 사대문에 몰려 있는 이유 같습니다.
무선자동차가 아무리 뛰어나다고 한들 사고가 발생할 확률은 높습니다. 해당 기술을 이용하면 매우 빠르게 대처하고 안전과/기술 모두 잡을수 있습니다.
현재 기술력으로는 한계가 있기 때문입니다.

우리가 랩허브를 유치함에 따른 바이오 클러스터 확장인것 처럼, 우주/IT/금융 모두 끌어 당길수 있는 블랙홀이 될수도 있습니다.
송도가 스타트업의 성지가 되겠지요.