기본 콘텐츠로 건너뛰기

험난한 테스트 중인 D wave 양자 컴퓨터



(D wave 의 양자 컴퓨터 This is the temperature-controlled, magnetically shielded box housing the D-Wave chip. Credit: USC Viterbi) 



 지난 2011 년 캐나다에 본사를 둔 D-Wave Systems 는 최초의 상용 양자 컴퓨터인 D-wave one 을 공개했습니다. 무려 1000 만 달러의 가격표를 달고 나온 이 컴퓨터는 128 큐빗 (qubit) 양자 컴퓨터로 컴퓨터 역사에 한획을 그은 기기처럼 보였지만 그 시점부터 논란에 휩싸이게 됩니다. 


 양자 컴퓨터는 양자 역학 현상을 이용한 컴퓨터로 기존의 컴퓨터의 bit 단위 대신 큐빗 (qubit) 이라는 양자 정보 단위를 사용합니다. 비트는 0 과 1 의 상태만 가지지만 큐빗은 양자 역학에 의한 중첩 (superposition) 으로 동시에 여러 상태를 가질 수 있습니다. 따라서 0, 1 그리고 둘다가 될 수 있는 것입니다. 


 따라서 큐빗이 저장하고 처리할 수 있는 정보의 양은 비트에 비해 비교할 수 없을 만큼 크다고 합니다. 양자 역학에 의한 연산 방식의 원리는 이해하기 매우 난해하지만 이런 특징으로 인해 양자 컴퓨터는 일반 컴퓨터와는 비교할 수 없을 만큼 빨라질 수 있습니다.


 D-Wave one 의 외형은 거대하지만 사실은 칩 한개 만이 내부에 존재하고 있으며 컴퓨터 부피의 대부분은 이를 절대 영도에 가깝게 냉각 시키는데 사용되고 있습니다. 





 
(D-wave 양자 컴퓨터의 내부 구조.  이것은 냉각 장치를 포함하지 않은 상태에서의 사진   Credit : google  ) 




( D-Wave Systems 128 qubit processor - "Inside the chip") 


 이 컴퓨터가 진짜 양자 컴퓨터인지 논란에 휩싸인 이유는 2011 년 당시 구체적인 작동 원리에 대해서 세부적인 내용이 공개되지 않았기 때문입니다. 또 이 컴퓨터 자체가 단 한대만 팔렸기 때문에 (록히드 마틴이 그 고객) 이에 접근할 수 있는 사람 자체가 적었던 것도 이유였습니다. 진짜 양자 컴퓨터를 개발한 것이라면 기존의 슈퍼 컴퓨터를 다 대체할 수 있는 능력을 가지고 있었을 텐데 실제로는 그렇지 않다라는 의문이 제기되었던 것이죠. 


 이후 이런 저런 테스트와 논문들이 발표되었지만 2014 년까지도 D-wave 의 양자 컴퓨터에 대해서 의혹의 눈길은 사라지지 않고 있습니다. 2014 년 1월 IBM 과 캘리포니아 대학 (University of California) 연구자들은 실제로 이 컴퓨터가 양자 컴퓨팅을 할 수 있는지 다시 의문을 제기했습니다. 


 2011 년 최초 공개된 D-wave one 에 이어 이 회사는 다시 512 qubit 컴퓨터인 D-wave two 를 공개했는데 이 컴퓨터는 2013 년 나사와 구글, 그리고 USRA (Universities Space Research Association) 이 협력해서 건설한 양자 인공지능 연구소 (Quantum Artificial Intelligence Lab at the NASA Advanced Supercomputing Division at Ames Research Center in California) 에 판매되었습니다. 




(구글과 나사의 D-Wave Two 컴퓨터  ) 


 구글이 이 컴퓨터를 사용해본 결과 확실히 몇가지 연산에 있어서는 기존의 컴퓨터보다 훨씬 빨랐지만 다른 부분에서는 생각만큼 빠르지 않은 문제점이 있었습니다. IBM 과 캘리포니아 대학의 연구팀은 이 컴퓨터에 대한 테스트를 진행해 앞서의 의문점을 제기했습니다. 아마도 문제는 '이것이 양자 컴퓨터' 라고 부를 수 있는 확실한 테스트 방법이 없다는 점입니다. 흑백 TV와 컬러 TV 처럼 누구나 보고서 구분이 가능한게 아니라는 것이죠.  


 다시  2014 년 2월 28일 Nature Physics 에 실린 논문에 의하면 D-Wave One 이 연구팀이 양자 몬테 카를로 ("quantum Monte Carlo") 라고 부른 모델에 부합되게 반응했다고 합니다. 이것은 그냥 속도가 빠른 기존의 컴퓨터에서는 가능하지 않다는 것이죠. 이들의 연구는 다시 양자 컴퓨터가 맞다는 쪽입니다. 


 그런데 이렇듯 D-Wave 양자 컴퓨터들이 수난을 당하는 이유는 사실 양자 컴퓨터만이 보여줄 수 있는 강력한 퍼포먼스를 보여주지 못하고 있기 때문입니다. 사실 양자 컴퓨터든 아니든 현재 가장 빠른 슈퍼컴퓨터보다 100 배 1000 배가 빠르다면 글자 그대로 혁명으로 여겨질 것이고 여기 저기서 이 컴퓨터를 사겠다는 주문이 폭주할 것입니다. 


 그러나 최근 구글이 공개한 벤치마크 결과는 이 컴퓨터가 설령 양자 컴퓨터라고 할 지라도 아직 초기 단계라는 것을 보여주고 있습니다. 현재 D-wave 측은 2015 년에 1024 큐빗 컴퓨터를 내놓을 계획인데 더 많은 큐빗을 사용할 수록 연산 능력은 기하 급수적으로 늘어나게 될 것입니다. 결국 시간이 지나면서 예상한 만큼의 성능이 나와주는지 아닌지가 이 컴퓨터의 미래를 결정지을 것으로 보입니다. 


 다른 한편으로 IBM 을 비롯 양자 컴퓨터에 대해서 많은 연구를 했던 기업과 대학들이 또 다른 경쟁 모델들을 내놓을 것이라는 이야기도 나오고 있습니다. 과연 진짜 의심의 여지 없는 성능을 지닌 양자 컴퓨터가 일반화 되는 것은 언제일지 궁금합니다. 


 참고 











라벨:

댓글

댓글 쓰기

이 블로그의 인기 게시물

통계 공부는 어떻게 하는 것이 좋을까?

 사실 저도 통계 전문가가 아니기 때문에 이런 주제로 글을 쓰기가 다소 애매하지만, 그래도 누군가에게 도움이 될 수 있다고 생각해서 글을 올려봅니다. 통계학, 특히 수학적인 의미에서의 통계학을 공부하게 되는 계기는 사람마다 다르긴 하겠지만, 아마도 비교적 흔하고 난감한 경우는 논문을 써야 하는 경우일 것입니다. 오늘날의 학문적 연구는 집단간 혹은 방법간의 차이가 있다는 것을 객관적으로 보여줘야 하는데, 그려면 불가피하게 통계적인 방법을 쓸 수 밖에 없게 됩니다. 이런 이유로 분야와 주제에 따라서는 아닌 경우도 있겠지만, 상당수 논문에서는 통계학이 들어가게 됩니다.   문제는 데이터를 처리하고 분석하는 방법을 익히는 데도 상당한 시간과 노력이 필요하다는 점입니다. 물론 대부분의 학과에서 통계 수업이 들어가기는 하지만, 그것만으로는 충분하지 않은 경우가 많습니다. 대학 학부 과정에서는 대부분 논문 제출이 필요없거나 필요하다고 해도 그렇게 높은 수준을 요구하지 않지만, 대학원 이상 과정에서는 SCI/SCIE 급 논문이 필요하게 되어 처음 논문을 작성하는 입장에서는 상당히 부담되는 상황에 놓이게 됩니다.  그리고 이후 논문을 계속해서 쓰게 될 경우 통계 문제는 항상 나를 따라다니면서 괴롭히게 될 것입니다.  사정이 이렇다보니 간혹 통계 공부를 어떻게 하는 것이 좋겠냐는 질문이 들어옵니다. 사실 저는 통계 전문가라고 하기에는 실력은 모자라지만, 대신 앞서서 삽질을 한 경험이 있기 때문에 몇 가지 조언을 해줄 수 있을 것 같습니다.  1. 입문자를 위한 책을 추천해달라  사실 예습을 위해서 미리 공부하는 것은 추천하지 않습니다. 기본적인 통계는 학과별로 다르지 않더라도 주로 쓰는 분석방법은 분야별로 상당한 차이가 있을 수 있어 결국은 자신이 주로 하는 부분을 잘 해야 하기 때문입니다. 그러기 위해서는 학과 커리큘럼에 들어있는 통계 수업을 듣는 것이 더 유리합니다. 잘 쓰지도 않을 방법을 열심히 공부하는 것은 아무래도 효율
댓글 4개
자세한 내용 보기

150년 만에 다시 울린 희귀 곤충의 울음 소리

  ( The katydid Prophalangopsis obscura has been lost since it was first collected, with new evidence suggesting cold areas of Northern India and Tibet may be the species' habitat. Credit: Charlie Woodrow, licensed under CC BY 4.0 ) ( The Museum's specimen of P. obscura is the only confirmed member of the species in existence. Image . Credit: The Trustees of the Natural History Museum, London )  과학자들이 1869년 처음 보고된 후 지금까지 소식이 끊긴 오래 전 희귀 곤충의 울음 소리를 재현하는데 성공했습니다. 프로팔랑곱시스 옵스큐라 ( Prophalangopsis obscura)는 이상한 이름만큼이나 이상한 곤충으로 매우 희귀한 메뚜기목 곤충입니다. 친척인 여치나 메뚜기와는 오래전 갈라진 독자 그룹으로 매우 큰 날개를 지니고 있으며 인도와 티벳의 고산 지대에 사는 것으로 보입니다.   유일한 표본은 수컷 성체로 2005년에 암컷으로 생각되는 2마리가 추가로 발견되긴 했으나 정확히 같은 종인지는 다소 미지수인 상태입니다. 현재까지 확실한 표본은 수컷 성체 한 마리가 전부인 미스터리 곤충인 셈입니다.   하지만 과학자들은 그 형태를 볼 때 이들 역시 울음 소리를 통해 짝짓기에서 암컷을 유인했을 것으로 보고 있습니다. 그런데 높은 고산 지대에서 먼 거리를 이동하는 곤충이기 때문에 낮은 피치의 울음 소리를 냈을 것으로 보입니다. 문제는 이런 소리는 암컷 만이 아니라 박쥐도 잘 듣는다는 것입니다. 사실 이들은 중생대 쥐라기 부터 존재했던 그룹으로 당시에는 박쥐가 없어 이런 방식이 잘 통했을 것입니다. 하지만 신생대에 박쥐가 등장하면서 플로팔랑곱
댓글 쓰기
자세한 내용 보기

9000년 전 소녀의 모습을 복원하다.

( The final reconstruction. Credit: Oscar Nilsson )  그리스 아테나 대학과 스웨덴 연구자들이 1993년 발견된 선사 시대 소녀의 모습을 마치 살아있는 것처럼 복원하는데 성공했습니다. 이 유골은 그리스의 테살리아 지역의 테오페트라 동굴 ( Theopetra Cave )에서 발견된 것으로 연대는 9000년 전으로 추정됩니다. 유골의 주인공은 15-18세 사이의 소녀로 정확한 사인은 알 수 없으나 괴혈병, 빈혈, 관절 질환을 앓고 있었던 것으로 확인되었습니다.   이 소녀가 살았던 시기는 유럽 지역에서 수렵 채집인이 초기 농경으로 이전하는 시기였습니다. 다른 시기와 마찬가지로 이 시기의 사람들도 젊은 시절에 다양한 질환에 시달렸을 것이며 평균 수명 역시 매우 짧았을 것입니다. 비록 젊은 나이에 죽기는 했지만, 당시에는 이런 경우가 드물지 않았을 것이라는 이야기죠.   아무튼 문명의 새벽에 해당하는 시점에 살았기 때문에 이 소녀는 Dawn (그리스어로는  Avgi)라고 이름지어졌다고 합니다. 연구팀은 유골에 대한 상세한 스캔과 3D 프린팅 기술을 적용해서 살아있을 당시의 모습을 매우 현실적으로 복원했습니다. 그리고 그 결과 나타난 모습은.... 당시의 거친 환경을 보여주는 듯 합니다. 긴 턱은 당시를 살았던 사람이 대부분 그랬듯이 질긴 먹이를 오래 씹기 위한 것으로 보입니다.   강하고 억센 10대 소녀(?)의 모습은 당시 살아남기 위해서는 강해야 했다는 점을 말해주는 듯 합니다. 이렇게 억세보이는 주인공이라도 당시에는 전염병이나 혹은 기아에서 자유롭지는 못했기 때문에 결국 평균 수명은 길지 못했겠죠. 외모 만으로 평가해서는 안되겠지만, 당시의 거친 시대상을 보여주는 듯 해 흥미롭습니다.   참고  https://phys.org/news/2018-01-teenage-girl-years-reconstructed.html
댓글 쓰기
자세한 내용 보기