커피 한 잔의 과학 이야기, 하이브리드 양자컴퓨터

김석준 지음

주식회사 평산리서치 2025년 09월 01일 출간

작품소개

책소개

양자컴퓨터는 오랜 시간 관심을 받아왔지만 아직도 언제 개발될지 모르는 분야다. 2025년 양자물리학 백주년을 맞이하여 다양한 연구발표 등으로 다시 관심을 받는 듯했지만 아직도 미래를 알 수 없다. 이러한 현상에서 최근 새로운 움직임이 등장하고 있다. 기존의 고전컴퓨터와 양자컴퓨터를 결합한 하이브리드 타입의 양자컴퓨터를 개발하게 되면 더 빠른 활용이 가능한 양자컴퓨터가 만들어질 수 있다는 의견이다. 하이브리드 컴퓨터는 진정한 의미의 양자컴퓨터는 아니지만, 이른 시간 내에 구현할 수 있다는 가능성으로 현재 사람들의 관심을 받고 있다. 과연 하이브리드 양자컴퓨터는 개발이 가능할 것인지, 그리고 이의 상용화를 위해서는 어떤 기술개발이 필요한지 알아볼 필요가 생겼다. 게다가 아직은 이 분야에서 큰 힘을 발휘하지 못하는 우리나라는 무슨 준비를 해야 할지 알아야 되겠다. 이 책은 새로운 시대를 가져올 새로운 타입의 양자컴퓨터인 하이브리드 양자컴퓨터의 등장부터 이에 의한 새로운 변화까지 살펴보고 있다.

목차

1. 양자컴퓨터는 개발될 수 있는가
2. 양자컴퓨터 개발은 어디까지 왔나
양자컴퓨터의 시작
본격 양자컴퓨터 개발 시작
세계 최초 양자컴퓨터 – 양자어닐러
양자우월성을 달성한 컴퓨터
안정적인 큐비트의 개발
오류정정 알고리즘의 개발
양자알고리즘의 개발
3. 하이브리드 양자컴퓨터의 등장
NISQ(Noisy Intermediate-Scale Quantum)의 등장
IBM의 개발 현황과 하이브리드 컴퓨터
구글과 인텔의 양자컴퓨터 개발 현황
4. 하이브리드 양자컴퓨터의 미래
하이브리드 양자컴퓨터의 미래
하이브리드 양자컴퓨터 등장의 준비
5. 나가며

부록 : 용어정리
참고문헌

책 속으로

최근 이러한 돌파구로 새로운 의견이 제시되었다. 양자컴퓨터를 단독으로 만들어내는 것이 쉬운 일이 아니기 때문에 하이브리드 방식의 양자컴퓨터를 만들자는 의견이다. 의견으로 그치는 것이 아니고 실제로 개발을 진행하고 있다. 하이브리드 방식은 기존의 컴퓨터에 양자컴퓨팅 기능이 있는 QPU(Quantum Processing Unit)를 병렬로 추가하여 마치 하나의 컴퓨터가 동작하듯 양자컴퓨팅 기능을 기존의 컴퓨터에서 사용할 수 있도록 하는 방법이다. 이 방법이 어려운 양자컴퓨터의 길에 새로운 희망을 불러일으킬 수 있을까.
“1. 양자컴퓨터는 개발될 수 있는가” 중에서

큐비트의 수를 늘이고 안정적인 소재를 찾는 것만큼 중요한 연구개발 테마가 하나 더 있다. 큐비트의 오류정정 방안이다. 양자상태를 그대로 제어한다는 것은 쉬운 일이 아니다. 더더구나 주변의 노이즈가 많기 때문에 제어한 것이 그대로 동작되는지 혹은 오류가 발생하는지 알아내는 방법이 필요하다. 예를 들어 고전컴퓨터의 경우에 가장 간단한 오류정정방식은 페리티비트를 추가하는 방법이다. 어떠한 방식이든지 오류정정이 되지 않으면 풀어낸 답에 대한 확신이 서지 않는다. 컴퓨터라고 할 수 없다.
“2. 양자컴퓨터 개발은 어디까지 왔나” 중에서

하이브리드 양자컴퓨터에서 특징적인 부분은 고전컴퓨터가 양자컴퓨터의 오류정정알고리즘에 관여한다는 것이다. 양자컴퓨터는 큐비트가 외부 환경에 매우 민감해서 비트 플립, 위상 플립 등 다양한 오류가 자주 발생하는데, 이 오류를 실시간으로 감지하고 수정하려면 고전적인 계산 능력과 안정성이 필수적이다. 이 역할을 고전컴퓨터가 하게 됨으로써 전체 양자컴퓨터의 효율을 높이고자 하는 것이다.
“3. 하이브리드 양자컴퓨터의 등장” 중에서

과연 양자컴퓨터는 하이브리드 방식으로 개발될 것인가? 그리고 하이브리드 방식의 양자컴퓨터 개발은 중간단계일 뿐이고 FTQC 단계의 양자컴퓨터까지 등장할 것인가? 양자컴퓨터의 미래와 하이브리드 양자컴퓨터의 역할에 대하여 생각해봐야 하겠다. 또한 양자컴퓨터 개발에 뒤져있는 우리나라는 어떤 방식의 개발에 더 집중하는 것이 맞을 것인지에 대해서도 생각해봐야 하겠다.
“4. 하이브리드 양자컴퓨터의 미래” 중에서

출판사 서평

양자컴퓨터는 이해하기 어렵기도 하지만 개발하기도 어렵다. 곧 상용 양자컴퓨터가 등장할 것처럼 말했지만 아직도 언제 개발이 가능할지 자신 있게 말할 수 있는 사람은 아무도 없다. 작가는 본 책의 이전 몇 권의 양자컴퓨터 관련 저서에서 양자컴퓨터의 원리와 이를 연구개발하는 현황에 대하여 말했지만, 단 한번도 개발이 가능하다는 말을 하지 않았다. 하지만 본 책에서는 하이브리드 양자컴퓨터는 등장할 수 있을 것이라 말하고 있다. 더구나, 앞으로 양자컴퓨터의 방향이 순수 양자컴퓨터가 아닌 하이브리드 양자컴퓨터로 바뀌게 될 것이라는 말까지 하고 있다. 왜 그러한 결론을 내리게 되었는지 본 책을 통하여 독자들이 이유를 파악해 보면 좋겠다.

작가정보

저자(글) 김석준

김석준
현재 전문작가로 활동 중이다. 쉽게 이해할 수 있는 ICT 기술에 대해 저술하고 있다. 2019년부터 2022년까지 (재)인천창조경제혁신센터의 센터장을 역임하였다. (사)창조경제혁신센터협의회 회장을 맡기도 했다. 서울대학교 경영학과를 졸업했고 카이스트(한국과학기술원)에서 경영과학으로 석사와 박사학위를 받았다. KT에서 마케팅 및 사물인터넷 등 신사업 기획을 담당하는 상무를 역임했고, 사물인터넷과 인공지능 등 4차 산업혁명의 전문가로 활동했다. ‘4차 산업혁명 이후의 미래’(2018), ‘문과생을 위한 ICT 이야기’(2019), ‘문과생을 위한 스타트업 이야기’(2022), ‘스타트업과 공공액셀러레이터’(2023), ‘4차 산업혁명 이후의 미래 2’ (2023), ‘나 혼자 책 쓰고 책 만들기’ (2023), ‘문과생을 위한 양자컴퓨터 이야기’ (2023), ‘문과생을 위한 5G/6G 이동통신 이야기’ (2023), ‘문과생을 위한 정보통신기술과 경영’ (2024), ‘스타트업을 위한 벤처투자 산업의 이해’ (2024), ‘4차 산업혁명 이후의 미래–인공지능이 바꿔놓은 세상’(2024), ‘문과생을 위한 에너지와 전력산업’ (2024) 등 총 34권의 저서가 있다.