[기고]국력의 새 기준 ‘양자 컴퓨팅’

국력을 판단하는 기준은 다양하다. 단순하게는 경제력·국방력·문화력 등을 생각할 수 있다. 하지만 디지털이 무르익은 21세기, 그 기준이 달라지고 있다. 지금은 인공지능력·사이버물리시스템(CPS)력·로봇력 등을 꼽는다. 이 기준들은 미래 국가 운명을 좌우할 중요한 힘으로 인식돼 전 세계가 경쟁적으로 힘 키우기에 나서고 있다.

/사진=ETRI

국력의 새 기준이 되는 이 힘들이 생태적으로 작동하기 위해선 엄청난 계산량을 요구한다. 바로 ‘컴퓨팅력’이다. 컴퓨팅력은 0.01초에 승부가 나는 수많은 실물경제 게임뿐 아니라 센티미터(cm) 단위 정밀도 전쟁의 운명까지도 좌우한다. 속도나 규모 범위가 서로 얽히고설킨 미래에 수많은 국가적 기회를 선점하느냐의 전쟁 승패는 컴퓨팅력에 달렸다고 해도 과언이 아니다.


우리는 현재 전자컴퓨팅 시대에 살고 있다. 세상의 모든 것을 0과 1로 바꿔 컴퓨터가 쉬지 않고 계산하는 시대다. 그러나 최근 늘어난 계산 수요를 전자 컴퓨팅력이 감당하지 못하는 현상들이 곳곳에서 나타나고 있다. 다행스러운 것은 양자정보학 성장에 힘입어 입자들의 양자적 성질을 이용해 획기적인 컴퓨팅력을 확보하는 시대에 와 있다는 것.

전자컴퓨팅이 0과 1이라는 1차원적 관계를 활용한 컴퓨팅 기술이라면, 0과 1에 더해 ‘오른쪽과 왼쪽’의 관계와 ‘에너지의 크기’의 관계 등을 동시에 제어할 수 있는 3차원적 컴퓨팅 기술의 가능성은 이미 증명돼 있다. 이른바 ‘양자컴퓨팅의 세계’다. 전문가들은 1차원적 컴퓨팅 세계에서 3차원적 컴퓨팅 세계로 가는 길이 열렸다고 표현한다.

새로운 환경에 대한 이해 및 적응을 위해 우리는 양자컴퓨팅 기술을 하루 빨리 확보할 필요가 있다. 그러기 위해선 우선 국가안보와 사회 안녕을 위한 양자컴퓨팅 기술에 투자해야 한다. 수많은 국가 기밀과 기업 비밀 등 모든 기관의 인프라를 보호하는 암호체계가 현재 상태로는 불안하다. 양자컴퓨팅을 활용해 완벽한 보안을 이루는 양자암호체계를 마련해야 한다.


또 국가적 지력을 획기적으로 끌어올리기 위해 양자컴퓨팅이 필요하다. 초연결 지능사회로 간다는 것은 엄청난 규모로 집결된 데이터를 빠르게 분류하고 범주화하고 의미화할 수 있는 방대한 계산량을 필요로 한다. 또 이것을 바탕으로 거대한 스케일의 최적화 문제를 실시간으로 풀어내야만 한다. 촌각을 다투는 수많은 의사결정의 속도가 경제게임의 승부를 좌우한다.

아울러 자율운전장치들은 4차원 시공간상의 위치를 얼마나 정확하게 제어 가능한가에 따라 안전성을 보장받게 된다. 지금과 같이 9m의 오차를 가진 GPS(위치정보시스템)로는 불가능하다. 세계는 6cm 수준의 오차에 도전하고 있다. 시공간상의 정밀제어 기술과 결합한 무인자율운전 시장의 한 축을 선점해 국부를 창출하기 위해서도 양자컴퓨팅 기술을 독자적으로 확보해야만 한다.

세계적인 양자컴퓨팅의 대가로 불리는 구글 책임개발자 존 마티니스(미국 UCSB 교수)가 최근 한국전자통신연구원(ETRI)을 방문했다. 그는 올해 말까지 50큐빗(Qubit) 수준의 양자컴퓨터 개발을 목표로 하고 있다고 밝혔다. 이 정도면 세계 모든 슈퍼컴퓨터의 성능을 합한 것보다 높은 연산능력을 보유하게 된다. 이젠 세상의 기저가 전자에서 양자시대로 가고 있음이 자명하다. 우리가 양자시대를 착실히 준비해야만하는 확실한 이유다.