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숫자로 읽는 세상

한국 양자컴 연구인력·논문, 미국·중국의 10%도 안돼

50큐비트(한국) 대 4158큐비트(미국). 2026년까지 한·미 양국이 제시하고 있는 양자컴퓨터 성능 목표다. 이미 격차가 상당히 벌어졌다. 한국과학기술정보연구원(KISTI)에 따르면 2016~2020년 중국의 양자컴퓨터 관련 논문은 7030건이었다. 미국에서는 5230건이 발표됐다. 같은 기간 한국에서 발표된 논문은 705건에 불과했다. 중국의 10분의 1 수준이다.연구 인력도 크게 부족하다. 양자컴퓨터 분야 핵심 인력은 미국이 3526명, 중국 3282명, 유럽연합(EU)은 3720명이었다. 한국은 264명에 그쳤다. KISTI는 “한국 양자기술 전문가는 200명 정도로 추산되는데 이 정도 인력으로는 세계적인 양자기술 경쟁에서 선도국을 추격하기에 매우 부족한 상황”이라고 지적했다.미국 더럼 듀크퀀텀센터(DQC)에서 한국경제신문 기자와 만난 김정상 듀크대 전자컴퓨터공학과 교수 겸 양자컴퓨터 스타트업 아이온큐 최고기술책임자(CTO)는 “지난 10년간 버락 오바마, 도널드 트럼프, 조 바이든 대통령 모두가 미국 양자컴퓨터 기업인을 백악관으로 초청해 기술 설명을 요청했다”고 했다. 양자컴퓨터가 미국 행정부에서 정파를 초월해 추진하는 ‘백년대계’임을 체감할 수 있는 사례다. 미국 정부는 2008년 ‘국가양자정보과학연방비전’을 수립하고 매년 2억달러(약 2700억원) 이상 투자를 지속했다.한국 정부와 기업은 반도체, 디스플레이, 2차전지 등 눈앞의 주력 산업에 집중하다 미래 산업인 양자컴퓨터 연구에 실기했다는 지적이 나온다. 김 CTO는 “한국이 서둘러 양자컴퓨터 연구를 하지 않는다면 세계 기술 수준을 따라가는 데 크게 어려움을 겪을 것”이라고 했다.더럼=김진원 한국경제신문 기자 N

과학과 놀자

미래를 바꿀 양자컴퓨터…'포논'에 달렸다

"열이 소리라고? 말이 돼?"최근 기후변화로 한국에서 가을 날씨를 찾아보기 어렵다는 보도가 있다. 다른 나라에선 이상기후가 나타났다는 뉴스가 연일 보도되고 있다. 반대로 다른 한쪽에서는 반도체 성능과 효율을 높이기 위해 총칼 없는 5㎚(1㎚=10억분의 1m) 이하 선폭 경쟁이 벌어지고 있다는 뉴스가 나온다. 기후변화와 반도체는 연관성이 없어 보이지만 따지고 보면 모두 열과 온도에 의해 생기는 문제로 귀결된다.일상생활에서 우리는 자연스럽게 열과 온도에 관해 이야기하지만, 막상 사람들에게 열과 온도를 정의하거나 설명해보라고 하면 많은 이들이 당황하며 대답하지 못한다. 물리학적으로 온도에 대한 정의는 ‘입자의 운동 에너지’를 엔트로피 통계치로 미분해 얻는 값이다. 그럼 소리의 정의는 어떤가. 소리는 음원으로부터 방사되는 압력파가 매질 내에서 전달되는 것으로 정의한다. 매질의 ‘입자들이 진동하는 과정’에서 주변 밀도보다 높아졌다가 낮아지는 과정을 반복하면서 전달된다. 그럼 아래와 같은 식이 성립한다.온도 = 입자의 운동 에너지 = 입자의 진동 에너지 = 소리어? 그럼 열이 소리와 같아지네. 말이 되나? 열과 소리의 최소 단위 포논‘포논(phonon)’을 알려면 양자역학을 이해해야 한다. 양자역학의 태동은 빛을 이해하면서 생겼으며, 고전역학에서 현대역학으로의 패러다임 변화에 지대한 영향을 미쳤다. 양자역학은 빛의 가장 작은 단위인 ‘포톤(photon)’을 설명하기 위해 태동했는데, 이와 상보적인 개념으로 자연스럽게 ‘포논’의 개념이 생겼다. 1905년 아인슈타인에 의해 광전 효과(photoelectric effect)의 실험으로 최소의 ‘빛

경제 기타

양자컴퓨터가 뭐길래…구글·MS·삼성전자도 개발 참여

현존하는 세계 최강 슈퍼컴퓨터는 IBM의 ‘서밋’이다. 초당 33경(京) 번의 연산 능력과 함께 77만5000개의 중앙처리장치(CPU), 3만4000개의 그래픽처리장치(GPU)를 갖췄다. 신종 코로나바이러스 감염증(코로나19) 대유행을 계기로 8000여 개 화합물을 분석해 치료제 후보물질 7개를 추렸지만, 그 이상의 성과를 내놓지는 못했다.슈퍼컴퓨터보다 수십억배 빠른 양자컴퓨터언제 더 강력하게 출현할지 모르는 미지의 바이러스 퇴치 기술에 대한 관심이 뜨거운 가운데 슈퍼컴퓨터보다 수십억 배 이상 빠른 양자컴퓨터가 주목받고 있다. 양자컴퓨터는 양자물리학의 원리를 적용한 신개념 컴퓨터다. 비트(0 또는 1) 단위로 계산하는 기존 컴퓨터와 달리 큐비트(0이면서도 1) 단위를 이용해 정보 처리 속도를 획기적으로 높일 수 있다.양자컴퓨터 개발엔 구글, IBM, 마이크로소프트, 인텔, 삼성전자 등 글로벌 정보기술(IT) 기업들이 ‘게임 체인저’를 노리고 모두 뛰어들었다. 양자컴퓨터는 수조 개에 달하는 인체 내 세포와 단백질, DNA 등의 상호작용 분석에서 슈퍼컴퓨터보다 월등한 성능을 자랑한다. 구글은 지난해 10월 양자컴퓨터 시커모어를 내놓으며 일반 슈퍼컴퓨터보다 15억 배 빠른 성능을 지녔다고 발표했다. 구글이 미 항공우주국(NASA)과 함께 2015년 12월 ‘(슈퍼컴퓨터보다) 1억 배 빠른 컴퓨터’라고 소개한 지 4년이 채 안 돼 연산 성능이 15배 뛰었다. 시장조사업체 마켓리서치퓨처에 따르면 세계 양자컴퓨터 시장은 지난해 8억200만달러에서 2023년 28억2200만달러로 5년 새 세 배 이상으로 증가할 것으로 예상됐다.백신 개발·자율주행 등 모든 산업분야 혁신 이끌수 있어인류가 직면한 난제를 해