우리 삶에 많은 변화를 가져온 컴퓨터는 어느덧 스마트폰처럼 손바닥보다 작은 크기로 줄었으며, 연산능력은 비약적으로 발전했습니다. 특히 네트워크 기술의 발전은 여러 컴퓨터를 하나로 묶어서 성능을 강화하고, 인공지능 기반 서비스를 일상에서 제공할 수 있게 되었습니다. 하지만 이러한 성능발전에도 불구하고, 기존의 컴퓨터로는 처리가 어려운 문제들이 등장했는데요. 다양한 가능성을 포함해 기후변화를 예측하거나, 코로나19에 대응하는 신약을 개발하는 등의 복잡한 데이터를 빠르게 처리하는데는 한계에 이르렀기 때문입니다. 

양자컴퓨터는 거대하고 복잡한 데이터를 처리하는데 특화된 컴퓨터입니다. 수많은 변수가 들어가는 시뮬레이션을 통해 효율적 배터리를 만드는 걸 지원할 수 있고, 복잡한 글로벌 물류 문제를 풀어 최적의 경로를 찾거나 기후변화에 대한 예측 정확도를 높일 수 있습니다. 또 금융 분석과 투자 최적화, 인공지능 개선 등은 물론 분자구조를 연구하는 양자화학에도 활용할 수 있습니다. 다임러AG는 이를 기반으로 리튬-황배터리의 화학적구조를 최적화해서 배터리 성능을 개선할 계획이며, JP모건체이스는 거래전략개선과 재무리스크분석을 위해 양자컴퓨터를 연구중이라고 합니다.

이러한 개념은 50여년전에 이미 등장했는데, 1981년 IBM과 MIT가 개최한 컴퓨터 물리학콘퍼런스 기조연설에서 물리학자 리처드 파인만은 자연은 양자화돼 있으며 이를 표현하기 위해서 양자컴퓨터가 필요하다고 언급한 바 있습니다.

양자컴퓨터 시장의 급속한 성장, 중국도 본격 참여
양자컴퓨터는 양자역학 개념을 도입해 방대한 데이터를 순식간에 처리할 수 있어 '꿈의 컴퓨터'라 불리기도 합니다. 세계 각국에서 양자컴퓨터를 둘러싼 패권 경쟁이 열리며 상용화가 당초 예상보다 앞당겨지고 있다는 분석입니다. 양자컴퓨터는 아직 신생 분야이기 때문에 현재 기초 연구를 위한 자금은 대부분 각국 정부의 주도로 이뤄지고 있는데요.

LG유플러스는 한국과학기술원(KAIST)과 협력해 양자컴퓨터로 6G 저궤도위성 네트워크 최적화 연구를 진행했다고 밝혔습니다. 지난해 12월부터 LG유플러스와 KAIST 이준구 교수 연구팀, 한동수 교수 연구팀은 6개월간 세계 최초로 상용화된 D-웨이브(D-wave) 양자컴퓨터를 사용해 6G 저궤도위성 네트워크 망 구조 최적화를 연구했습니다.

위성 네트워크에서는 데이터가 오고 가는 경로가 연결점(node)의 수에 비례해 늘어납니다. 그래서 위성끼리 통신이 가능한 거리에 접근하면 망을 수시로 재구성해야 하는데, 이 때 가장 빠른 경로를 찾아 데이터를 전송하도록 네트워크 최적화가 필요한데요. 특히 6G 저궤도위성 네트워크 최적화에는 고난도 기술이 필요합니다. 200~2천km 상공에 떠있는 저궤도위성은 고도 3만6천km에 고정된 정지궤도위성과는 달리 위성의 위치가 실시간으로 바뀌는데, 단시간에 최적의 네트워크 구성을 찾아내야 하기 때문입니다. 

양자 컴퓨팅의 기본정보 단위인 큐비트 연구가 발전을 거듭하며 양자컴퓨터에 대한 관심이 뜨거웠던 1996년, 프랑스 물리학자 세르주 아로슈 콜레주드프랑스 교수는 이 같은 질문에 후자를 택했습니다. 그는 양자 전문가로 1988년 아인슈타인상 2012년 노벨물리학상을 받은 인물입니다. 아로슈 교수는 양자컴퓨터 자체에 대한 지나친 관심이 오히려 개발에 독이 될 수 있다고 봤는데요. 양자 컴퓨터를 구현하는 기반이 되는 양자 정보과학에 대한 연구를 깊게 하는 것이 우선이 돼야 한다고 강조했습니다.

김윤호 포스텍 물리학과 교수는 지난 2월 한림원탁토론회 ‘양자컴퓨터의 전망과 도전, 우리는 무엇을 준비해야 할까’에서 이 같은 점을 강조한 바 있습니다. 그는 “양자 컴퓨터에 대한 말이 많지만 지금 현재 양자 컴퓨터가 존재하지 않는다는 인식을 가져야 한다”며 “양자 컴퓨터나 양자 인터넷 개발 같은 주장보다는 양자정보과학 연구를 깊게 하는 것이 상당히 중요하다”고 말했습니다. 김 교수는 “단지 무엇을 개발하기 위해 지원해야 한다는 식의 맹목적 지원은 지양해야 한다”며 “흔히 연구(Research)와 개발(Development)의 앞 글자를 따서 'R&D(연구개발)'이라고 하는데, 양자정보과학에서는 D를 바꿔 ‘발견(Discovery)’의 관점에서 봐야 중요한 성과를 낼 수 있을 것”이라고 말했습니다.

오늘날의 디지털 전환 세계에서 과학기술의 발전이 중요한 역할을 하고 있다는 것은 누구도 부정할 수 없는 사실이 되었습니다. 특히 인간뿐 아니라 모든 생명체의 생물학적 성질을 바꾸어놓을 수 있는 수준까지 발전한 생명공학(biotechnology: 이하 BT)의 등장과 본격적 성장은 이제 인류가 '생명공학의 세기'로 접어들었다는 선언이 나올 만큼 커다란 변화를 예상케 하고 있습니다. 이와 함께 정보기술의 발전도 그 수준이 신의 영역을 침범할 수준으로 발전하고 있어 기술이 지니는 위험을 경고하고 있습니다. 특히 과학적 기술의 발전이 정치의 대상(또는 더 나아가서 정치의 주체)으로 변환될 경우 그 위험성은 상당히 높아진다고 보아야 합니다.

그럼에도 불구하고 과학기술의 발전은 되돌릴 수 없는 문명발전의 추세라고 볼 수 있습니다. 다만 결국 '인간의 존엄성'만을 중심으로 삼았던 기존의 윤리관념도 새로운 성찰을 해야 할 필요성이 생겨났습니다. ‘인간’에게만 존엄성을 부여하고 ‘비인간’에게는 어떤 존엄성도 부여하지 않는 인간중심적 윤리를 계속적으로 고수할 경우 과힉기술의 발전에 따른 다양한 세계관을 포괄하기 어렵다는 점에서 주목할 필요가 있습니다. 사이버 인간을 포함해서 인공지능이 난무하는 세상에서 인간이라는 존재적인 의미에 너무 몰입할 경우 과학기술의 발전은 어느 순간 한계에 부딪힐 수 밖에 없습니다. 지나친 정치화를 기피하면서 인간과 비인간을 포함한 세계적인 발전, 나아가서 우주적인 발전을 목표로 과학기술을 발전시키고 활용한다면 좋은 의도로 개발된 기술이 나쁜 목적으로 사용되는 가능성을 최소화시킬 수 있을 것이라고 생각합니다.