[Appendix] 미치오 카쿠가 말하는 양자 컴퓨터

sleeprince (59)in #kr • 6 years ago (edited)

[과학 에세이] 미래에는 음성 언어가 사라질까? (1) 에서 인용한 원본 동영상 링크 입니다. 강연 초반 미치오 카쿠가 양자 컴퓨터의 미래에 대하여 이야기하는 부분을 번역하였습니다. 미치오 카쿠는 물리학자이며, 대중 물리학 서적의 저자이자, 미래학자로 알려져 있습니다.
Michio Kaku - Quantum Computer

먼저 미래를 예측했던 양자 물리학자 닐스 보어를 인용하며 시작하겠습니다. 닐스 보어가 한번은 이렇게 말한 적이 있습니다. "예측이란 끔찍히도 어렵다. 특히 그것이 미래에 관한 것이라면!"

그럼, 이제 미래에 대하여 이야기를 해 보겠습니다. 미래에 여러분은 작년 제품과 동일한 속도를 가진 컴퓨터를 사겠습니까? 작년 아이폰보다 파워가 없다는 것을 알고 있다면 여러분은 그 아이폰을 사겠습니까? 여러분은 아마 스스로에게 "아니요, 왜 제가 업그레이드를 해야 하죠? 왜 제가 작년 모델과 같은 종류의 제품을 최신 버전으로 사야 하죠?" 라고 물을 것입니다. 이것이 우리의 문제입니다. 우리의 디지털 사회는 무어의 법칙에 기반해 있습니다. 무어의 법칙은 18개월마다 컴퓨터의 성능이 두 배 향상된다는 법칙입니다. 그러나 비틀즈의 조지 해리슨이 언젠가 이야기 했듯, 모든 것은 반드시 지나갑니다. 무어의 법칙을 포함해서 말이지요. 그리고 그런 일이 일어나면, 우리는 세계적 경제 침체를 겪게 될 수도 있습니다. 무어의 법칙이 무너지면, 국가의 운명이 바뀔 수도 있습니다.

우리는 이미 무어의 법칙이 깨지고 있음을 목격하고 있습니다. 컴퓨터 성능의 증가가 더뎌지고 있습니다. 내년 크리스마스 선물은 올해의 크리스마스 선물보다 두 배로 강력하지는 않을 것입니다. 우리는 실리콘 시대의 종말로 들어서고 있습니다. 우리는 실리콘 이후의 시대로 들어서고 있습니다. 그리고 누가 대체 작년과 동일한 성능의 컴퓨터를 살것인가로 큰 혼란을 겪을 것입니다. 실리콘 벨리! 세계 모든 나라의 질투의 대상인 실리콘 벨리는 녹슨 벨트로 전락할 수 있습니다. 실리콘 벨리의 실업, 폐허, 일이 없는 사람들을 생각해 보십시오. 왜 이런 일이 벌어질까요?

오늘날 여러분의 펜티엄 칩은 원자 20개 두께의 층을 갖고 있습니다. 지금 여러분 손에 있는 펜티엄 칩도 원자 20개 두께의 층을 가지고 있습니다. 앞으로 10~15년 내에는 원자 5개 짜리 층을 가지게 될 것입니다. 이 시점부터, 양자역학이 모든 것을 지배합니다. 하이젠베르크의 불확정성 원리가 모든 것을 지배합니다. 여러분은 전자가 더이상 어디에 있는지 알 수 없습니다. 만약 여러분의 펜티엄 칩이 원자 5개 두께의 층을 갖게 되면, 누설, 발열, 모든 것이 무어의 법칙을 무너뜨립니다. 우리가 필요한 것은 펜티엄칩의 대체물입니다. 왜냐하면 이것이 다음 실리콘 벨리를 결정할 것이 때문입니다. 다시 이야기 하겠습니다. 제2의 실리콘 벨리는 실리콘을 잇는 대체물을 만드는 사람이 결정합니다.

어떤 의미에서 지금의 일은 100년 전 전구가 발명되던 때와 비슷합니다. 백 년 전 우리는 전기 법칙을 알고 있었습니다. 패러데이와 맥스웰이 법칙을 알아냈죠. 그것은 공학의 문제였습니다. 에디슨 같은 사람은 수많은 종류의 화학물질을 실험하고 시행착오를 겪은 끝에 텅스텐으로 전구를 만들 수 있었습니다. 물리학은 알려져 있었지만, 공학은 그렇지 않았습니다.

오늘날 우리는 양자 컴퓨터의 물리학을 알고 있습니다. 예를 들어, 원자는 자기장 내에서 업 상태의 스핀을 갖거나 다운 상태를 가질 수 있습니다. 우리는 원자가 업 상태일 때를 0이라 하고, 다운 상태일 때를 1이라고 정할 수 있습니다. 이것이 바로 우리가 원자에 디지털 정보를 저장하는 방법입니다. 하지만, 원자는 그것보다 훨씬 똑똑합니다. 원자는 오직 업 또는 다운 상태로만 존재하지 않습니다. 원자는 그 중간 어딘가에도 존재할 수 있습니다. 이것은 0 또는 1만을 가질 수 있는 컴퓨터와 비교하여, 양자 컴퓨터가 이론상 거의 무한대의 성능을 가질 수 있음을 의미합니다.

이것이 디지털 혁명에서 가장 큰 이름들이 양자 컴퓨터에 뛰어든 이유입니다. 구글은 현재 초전도 큐비트에 투자하고 있습니다. 업 상태일수도 다운 상태일수도 혹은 그 사이일 수 있는 것을 퀀텀 비트, 큐비트라고 합니다. 구글이 이 그림 안으로 들어온 것입니다. 마이크로 소프트는 복병과 같은 위상적 큐빗을 지원하고 있습다. 마이크로 소프트 또한 게임에 뛰어들고 있습니다. 실리콘의 주인과 같은 인텔은 양자 컴퓨터를 만들기 위해 실리콘 퀀텀닷 기술을 사용하고 있습다. 아이온큐는 이온 트랩을 이용해 5가지 종류의 양자 컴퓨터를 실험하고 있습니다. 마치 100년 전과 같이 말입니다. 이제 누가 이 경주에서 이기게 될까요? 에디슨과 그의 동료들이 전구를 개발할 수 있을지는 분명하지 않았습니다. 시행착오 뿐이었습니다. 우린 지금 그 시점에 와 있습니다. 수십년이 걸릴 수도 있습니다. 바로 내일 성공할 수도 있고 에디슨처럼 수십년이 걸릴 수도 있습니다. 에디슨이 말했듯이 "천재는 1%의 영감, 99%의 노력"으로 만들어집니다.

이제 양자 컴퓨터로 할 수있는 것에 대해 몇 가지 말씀 드리겠습니다. 먼저, 급격한 변화는 49자리 큐빗에서 시작됩니다. 49자리 큐빗을 가진 양자 컴퓨터를 만들 수 있다면, 펜티엄 칩을 사용하는 평범한 디지털 컴퓨터와 비등한 수준입니다. 하지만, 그 이상이 되면 우리는 화학과 같은 양자 프로세스를 모델링하기 시작할 수 있습니다. 화학은 양자 역학, 원자의 역학, 원자 물리학에 기초하고 있습니다. 그러나 우리는 그것 어떻게 모델링 할 줄 모릅니다. 그들은 너무 복잡합니다. 예를 들어, 광합성이 그렇습니다. 광합성과 같은 기초적인 것도 우리는 순수한 수학을 이용해서 어떻게 모델링할 지 알지 못합니다. 알츠하이머 병을 또한 예로 들 수 있습니다. 어떤 사람들은 알츠하이머 분자인 아밀로이드 단백질이 잘못 접혀서 만들어지기 때문에 수백만 명의 사람들이 미쳐가는 것이라고 생각합니다. 그러나, 어떠한 컴퓨터도 프리온이 접히는 것을 모델링할 만큼 강력하지 못합니다. 프리온은 알츠하이머 병의 원인으로 생각되는 단백질입니다.

제가 말하고 있는 것은 기본 원리로 화학 문제를 해결하는 것입니다. 화학 문제를 소프트웨어로 줄일 수 있습니다. 이로써 우리는 수천가지의 항생제, 수천가지의 합성물, 수천가지의 다른 종류의 화학 물질을 가지고 놀 필요가 없습니다. 우리는 이들을 양자 컴퓨터의 소프트웨어를 이용해서 할 수 있습니다.

보시다시피, 양자 컴퓨터는 모든 것을 바꿀 수 있습니다. 뿐만 아니라 과학에서 가장 큰 다음 프로젝트는 "커넥톰" 프로젝트입니다. 맨해튼 프로젝트는 우리에게 원자 폭탄을 주었습니다. 게놈 프로젝트는 우리에게 인간 게놈을 주었습니다. 그리고 세 번째로 위대한 계획은 "커넥톰" 프로젝트 일 수 있습니다. 커넥톰 프로젝트는 인간 두뇌의 전체 지도를 그리는 프로젝트입니다. 그리고 그것은 양자 컴퓨터를 필요로 합니다. 이것은 앞으로 의사 소통이 정신적으로 수행 될 수 있음을 의미합니다. 제가 말하고자하는 것은 "인터넷"이 "두뇌망(Brain net)"으로 대체 될 것이라는 것입니다. 우리는 인터넷에 감정, 감각, 기억을 전송할 것입니다. 2년 전 처음으로 기억들과 동물들을 인터넷에 보냈습니다. 우리는 이제 단순한 추억을 업로드하고 쥐에 기억을 다운로드 할 수 있습니다. 이제 우리는 침팬지와 원숭이들에게 같은 실험을 하고 있습니다. 다음은 알츠하이머 환자입니다. 알츠하이머 병 환자에게 칩을 심을 수 있습니다. 당신은 칩을 심고, 한 순간에 모든 기억들을 해마체로 보낼 수 있습니다. 이것은 "두뇌망(Brain net)"이라는 새로운 형태의 인터넷을 통해 다른 사람들과 의사 소통하는 방법이 될 수 있습니다.

우리는 지금 과학의 새로운 혁명에 대하여 이야기하고 있는 것입니다. 다음의 과학 혁명은 인공지능입니다 어떤 사람들은 인공지능이 부에 있어 제4의 물결이 될 것이라고 이야기합니다. 제1의 물결 증기 기관은 산업혁명을 일으켰습니다. 제2의 물결인 전기는 전기 혁명을 일으켰고, 제3의 물결인 트랜지스터는 디지털 혁명을 일으켰습니다. 제4의 물결은 인공지능, 바이오테크놀로지, 나노테크놀로지가 될 수 있습니다. 그리고 이들 모두를 하나로 통합할 수 있는 것이 양자 컴퓨터입니다.

지금 몇몇 사람들은 이렇게 생각할 것입니다. "이런! 컴퓨터가.. 이제 나는 시간이 얼마 없는 것 같아." 유감스럽게 생각합니다. 하지만 어찌되었든, 이것은 이야기의 시작에 불과합니다.

언제 우리가 양자 컴퓨터를 갖게 될까요? 이 질문에 답할 수 있었다면, 저는 억만장자가 되었을 것입니다. 이것도 유감스럽게 생각합니다.

저자의 다른 글