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2015년 12월 11일 금요일

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








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