기본 콘텐츠로 건너뛰기

D wave는 실제로 양자 컴퓨터다?



(D-Wave 2X 1000+ qubit processor, 출처:  D-Wave Systems)


 2011년 D-Wave Systems라는 회사가 최초의 상용 양자 컴퓨터를 공개했습니다. 양자 컴퓨터는 기존의 2진법 컴퓨터의 한계를 뛰어넘는 차세대 고성능 컴퓨터이기 때문에 이는 기술적 쾌거라고 할만한 일이었으나 실제로는 진짜 양자 컴퓨터가 맞는지를 두고 치열한 논쟁이 오가게 됩니다.



                     http://blog.naver.com/jjy0501/220497153044


 사실 논란의 핵심은 양자 컴퓨터인지 여부도 있지만, 이 컴퓨터가 1000만 달러라는 거금을 정당화할만한 성능을 보여주지 못했기 때문이겠죠. 솔직히 비슷한 가격의 컴퓨터보다 훨씬 빠르다면 어떻게 만들었다고해도 그 자체로 획기적인 사건입니다.


 양자 컴퓨터는 중첩 상태를 이용해서 0과 1 이외에 다양한 상태를 가질 수 있는 양자적 특성을 이용해서 연산을 합니다. 이를 큐빗(Qubit)이라고 합니다. 따라서 1000+ 큐빗 양자 컴퓨터라면 2^1000+ 상태를 표현할 수 있는 것입니다. 덕분에 기존의 이진법 컴퓨터로는 상상할 수 없는 데이터를 한번에 처리할 수 있습니다. (상세한 내용은 이전 포스트 참조)


 이 양자 컴퓨터 시스템을 구매한 구글 (나사와 협력해서 양자 컴퓨터를 연구 중)의 양자 AI 팀(Quantum AI team)은 이 컴퓨터가 실제로 양자 어닐링(quantum annealing, QA) 연산에서 상당한 성능을 보이는 것 같다고 보고했습니다.


 양자 어닐링은 기존의 논리 연산과는 달리 시스템의 양자적 방법으로 최적의 상태를 찾아내는 것으로 인공 지능 같은 분야에서 활용될 수 있습니다.


 구글의 연구팀은 같은 문제를 기존의 컴퓨터를 이용한 시뮬레이션 어닐링(Simulated annealing, SA), 그리고 현재의 컴퓨터를 이용해 비슷한 알고리즘으로 연산을 하는 퀀텀 몬테 카를로(Quantum Monto Carlo, QMC)와 비교를 했습니다. 그 결과 D-Wave의 양자 컴퓨터가 기존의 싱글 코어 연산에 비해 최대 1억 배 빠르다는 결론을 얻었습니다.


(Time to find the optimal solution with 99% probability for different problem sizes. We compare Simulated Annealing (SA), Quantum Monte Carlo (QMC) and D-Wave 2X. Shown are the 50, 75 and 85 percentiles over a set of 100 instances. We observed a speedup of many orders of magnitude for the D-Wave 2X quantum annealer for this optimization problem characterized by rugged energy landscapes. For such problems quantum tunneling is a useful computational resource to traverse tall and narrow energy barriers.)  


 이 결과를 놓고 보면 D-Wave는 실제로 양자적인 원리를 이용한 연산을 하는 양자 컴퓨터로 생각됩니다. 하지만 아직 모든 연산에서 기존의 컴퓨터와 빠른 것은 아니며 이런 특수 분야의 연산에서만 빠른 속도를 보장하고 있습니다. 따라서 기존의 컴퓨터를 양자 컴퓨터가 대체하기 위해서는 앞으로 많은 연구가 필요하다는 것이죠.


 아마도 이전에 언급했던 것처럼 D-Wave 자체는 양자 컴퓨터는 맞지만, 아주 초기 상태의 양자 컴퓨터로 생각됩니다. 앞으로 가야할 길이 매우 먼 상태지만, 10-20년 후에는 지금과는 완전히 다른 차세대 컴퓨터로 발전할 가능성도 있습니다.



참고








라벨:

댓글

댓글 쓰기

이 블로그의 인기 게시물

중등도 코로나 19 환자에서 제한적인 효과만을 확인한 렘데시비르

   현재 렘데시비르는 인공 호흡기 치료가 필요한 환자 등 중증 코로나 19 환자의 치료제로 사용되고 있습니다. 다만 공급이 부족해서 갑자가 중증 코로나 19 환자가 늘어날 경우 수급 문제가 불거질 수밖에 없습니다. 따라서 이를 중등도 코로나 19 환자 (경증이나 무증상은 당연히 치료가 필요없거나 대증 요법 정도) 사용한다는 것은 지금 당장에 급한 연구는 아니지만, 나중에 수급량이 많아지고 가격이 낮아질 때를 생각하면 의미 있는 연구 결과입니다.   렘데시비르 제조사인 길리어드 사이언스의 다아애나 브레이너드 박사 ( Dr. Diana Brainard of Gilead Sciences )는 병원에 입원이 필요했던 중등도 코로나 19 환자 584명을 렘데시비르 5일, 10일 투여 실험군과 위약을 투여한 대조군으로 나눠 임상 경과, 사망 등 중요한 합병증 발생 등에서 차이를 보이는지 조사했습니다. 연구 대상자의 40% 이상은 당뇨 같은 만성 질환이 있었으며 평균 연령은 57세였습니다.   연구 결과 대조군의 2%, 5일 투여군의 2%, 10일 투여군의 1%가 사망했으나 사망자 수가 4명, 3명, 2명 정도로 통계적 차이를 판단하기에는 사망자 수가 적어 결론을 내리기 어려웠습니다. 연구팀은 5일 투여군에서 임상 경과가 다소 호전되는 것을 판단했으나 10일 투여군에서는 통계적 차이를 검증할 수 없었습니다. 결론적으로 말해 중등도 코로나 19 환자에서 렘데시비르 투여는 확실한 임상적 이득이 없었습니다.     5일 투여량만 해도 가격이 3120달러라는 점을 감안할 때 중등도 환자에서 렘데시비르 투여는 설령 공급이 원활하다고 해도 적절한 치료법이 아닌 것으로 판단됩니다. 더구나 지금처럼 공급이 불안해 중증 환자 투여 물량 확보가 아쉬운 상황에서는 말할 것도 없습니다.  이번 연구는 렘데시비르보다 효과가 뛰어나면서 저렴한 차세대 항바이러스 치료제의 필요성을 다시 보여준 것으로 생각됩니다....
댓글 쓰기
자세한 내용 보기

178Tb/s - 광섬유 통신 신기록 수립

  ( Lidia Galdino, lead researcher on the study. Credit: James Tye / UCL )  현재 가정에 들어오는 초고속 광통신은 10Gb/s 정도가 가장 빠른 편입니다. 그러나 사실 광섬유를 통해서 보낼 수 있는 정보량은 이것보다 훨씬 많습니다. 현재 개발 중인 기술 가운데서는 이미 1Tb/s 이상이 속도를 지닌 것들이 많아 미래에는 테라 인터넷 시대가 가능할 것으로 예상됩니다. 그런 가운데 영국 유니버시티 칼리지 런던 (UCL)의 리디아 갈디노( Lidia Galdino )가 이끄는 연구팀이 178Tb/s라는 신기록을 세웠다는 소식입니다.   광섬유 통신을 위한 주파수는 4.5THz까지 높일 수 있습니다. 최근에 개발된 신기술은 9THz 벽도 돌파했습니다. 그러나 연구팀은 16.8THz라는 새로운 영역에 도달했습니다. 주파수가 높을 수록 더 많은 정보를 전송할 수 있습니다. 하지만 16.8THz의 주파수로도 178Tb/s의 데이터 전송 속도는 사실 불가능합니다. 연구팀은  Geometric Shaping (GS) 방식으로 레이저 신호의 페이즈, 밝기, 편광 수준을 조절해 여러 신호가 서로 간섭 없이 전달되게 만들어 이런 신기록을 수립했습니다.   물론 새로운 기술이 항상 그렇듯이 바로 상용화가 가능한 것은 아닙니다. 특히 광섬유는 장거리 정보 전송이 가능해야 할 뿐 아니라 오류 없이 장시간 작동이 가능해야 합니다. 자꾸 에러가 생기거나 고장난다면 아무리 속도가 빨라도 무용지물입니다. 이 단계를 극복하고 경제성까지 갖춰 실용화 되는 경우는 사실 소수에 지나지 않습니다.   하지만 경쟁적으로 Tb 급 대역폭을 지닌 광통신 기술이 개발되고 있어 테라바이트 급 정보도 순식간에 전송할 수 있는 시대가 올 것은 분명합니다. 과거 전화선을 이용한 56K 모뎀에서 지금의 광섬유 기반 초고속 인터넷이 온 것처럼 속도는 계속 빨라질 수밖에 없기 때문입니다...
댓글 쓰기
자세한 내용 보기

코로나 19 감염 위험성이 큰 동물은?

  ( A new genomic study ranks the potential of the SARS-CoV-2 spike protein to bind to the ACE2 receptor site in 410 vertebrate animals. Old World primates and great apes, which have identical amino acids at the binding site as humans, are predicted to have a very high propensity for binding ACE2 and are likely susceptible to SARS-CoV-2 infection. Credit: Matt Verdolivo/UC Davis )    코로나 19를 일으키는  SARS-CoV-2는 사스 및 메르스와 마찬가지로 박쥐를 자연 숙주로 삼는 베타 코로나바이러스 계통입니다. 따라서 본래 박쥐에 살던 바이러스가 중간 단계를 거쳐 사람으로 넘어온 것으로 추정됩니다. 그런데 이 이야기는 SARS-CoV-2 역시 사람에만 감염되는 것이 아니라 종을 넘어 다른 포유류나 조류, 혹은 척추동물에 감염될 수 있음을 시사합니다. 코로나 바이러스가 침투하는 경로인 ACE2 수용체는 다른 척추동물에서도 볼 수 있기 때문입니다. 다만 SARS-CoV-2와 ACE2 수용체의 결합 수준은 동물마다 큰 차이가 있어 감염 위험도는 모두 다를 수밖에 없습니다.   캘리포니아 대학 데이비스 캠퍼스 (UC Davis)의 조안나 다마스 (Joana Damas)와 그 동료들은 410종의 척추동물에서 ACE2 수용체 유전자를 조사해 코로나 19 감염 위험도를 조사했습니다. 연구팀에 따르면 ACE2 수용체 전체가 아니라 25개의 아미노산 배열이 특히 결합력에 큰 영향을 미쳐 감염 가능성을 결정합니다.   연구 결과 쉽게 예상할 수 있듯이 사람과 가까운 침팬치, 고릴라, 보노보...
댓글 쓰기
자세한 내용 보기