양자컴퓨터는 무엇이 대단한가? (3/4)

양자컴퓨터는 무엇이 대단한가? (3/4)

-NASA와 Google이 세상의 공기를 바꾸었다.-

 

 

 

 

압도적인 에너지 절약 성능이 숨겨진 폭발적인 가능성

　

문===양자어닐링머신이 능숙한 조합 최적화 문제는 왜 종래의 *슈퍼컴퓨터(supercomputer)로는 풀지 못하는가.

 

===*슈퍼컴퓨터 (supercomputer)

슈퍼컴퓨터는 과학기술연산을 비롯한 다양한 분야에 사용되는 고속/거대 용량 컴퓨터이다. 이 개념은 절대적 기준이 아닌 상대적인 것으로 일반적 목적의 컴퓨터에 비해 당대 최상급 처리 능력을 보유한 고성능 컴퓨터를 가리키는 말이며, 간혹 단순히 HPC라고 부르기도 한다. 위키백과===

 

답====컴퓨터의 속도는 계산 속도와 솜씨의 좋음으로 결정된다. 계산의 빠름이란 컴퓨터 그 자체의 동작속도를 의미한다. 솜씨가 좋다고 함은 하나의 해답을 내기까지 컴퓨터 내부에서 행해지는 세세한 계산의 수에 따라서 결정되는 속도이다.

앞에서 설명한 것처럼 양자컴퓨터의 최대의 메리트는 계산의 수단이 압도적으로 적어지는 가능성을 숨기고 있는 점이다. 이 잠재능력을 조합하여 최적화문제를 푸는 데에 살리는 것은 할 수 없는지 하는 기대가 있었던 셈이다. 단지 기대는 기대일 조합 최적화문제의 참 어려운 문제에 대해서는 그러한 계산 성능을 이용해도 맞설 수 없다고 생각되었었다. 그러므로 양자어닐링머신이 있다면 모두가 해결된다고 한 일은 없다.

단지 지금까지의 최적화문제를 푸는 방법과는 다른 사고방식을 중심적으로 가지는 등 어떤 종의 패러다임시프트(paradigm shift）를 견인한바가 본질적으로 재미있는 것이었는지 모른다. 그러한 배경에서 양자어닐링머신의 동작을 본뜬 컴퓨터나 새로운 계산 수법이 차례차례로 등장하여 양자어닐링머신에 대항하여 조합 최적화문제를 푸는 머신이 갖추어졌다.

===*패러다임의 전환 (paradigm shift)

패러다임의 전환 또는 좁은 의미에서의 과학혁명은 토머스 새뮤얼 쿤의 《과학 혁명의 구조》에 처음 등장한 말로서, 과학 활동에서 새로운 개념과 이론은 객관적 관찰을 통해서 형성되기보다는 연구자 집단이 받아들이는 과정에서 형성된다는 것이다. 위키백과===

 

문===그 계산능력을 인류는 여러 가지 조합 최적화문제에 응용할 수 있는 것이다.

 

답====물론이다. 예를 들면 복수의 요소가 얽힌 제조공정의 계획문제라면 효율적인 스케줄계획을 세울 수 있을 것이고 기계학습의 실행에 필요한 계산 등도 고속으로 실행할 수 있게 될 것이다.

양자어닐링머신이 능숙한 <복수후보를 검토하여 최 적해를 짜내는 문제>라 하면 알기 쉬울는지 모르겠다.

다시 일점, 양자어닐링머신의 큰 메리트가 압도적인 전력 절약 성능이다. 현상의 컴퓨터로 하는 것과 같은 계산을 극히 절전해서 가능한 것이 양자어닐링머신이다. 계산을 행하고 있는 프로세서（processor/처리장치）의 부분에서의 소비전력이 압도적으로 적다는 것이 특징이다. 현상의 양자어닐링머신으로는 초전도양자비트를 이용하고 있는데 그 중에서 소비되는 전력은 영구전류의 은혜로는 거의 영(0)이다. 초전도상태를 유지하기 위한 냉각장치의 전력 소비는 아직도 거대한 것인데 기술혁신이나 초전도양자비트가 아닌 다른 양자비트의 실현기술로 대체하는 것으로 이 상황도 변화할 것이다.

컴퓨터에 의한 에너지 소비는 네트워크를 개입하여 컴퓨터가 여러 가지 서비스를 제공하게 구축된 현대사회에서는 부풀어갈 뿐이다. 그러므로 양자어닐링머신이나 양자게이트방식의 머신이 보급되었을 때에는 지금의 컴퓨터로 에너지를 맹렬히 써서 계산하고 있는 내용을 일부라도 좋으니까 전력을 절약할 수 있게 될 것이 아닌가하고 기대되고 있다.

 

 

문===그러면 양자어닐링머신을 많이 만들어서 움직이면 엄청난 계산을 순식간에 가능할 것인가.

　

답====현상의 양자어닐링머신으로는 아무래도 풀 수 있는 문제의 규모가 한정되어 있다는 것이 병목현상의 하나로 되어 있다. 대규모의 문제를 분할하여 풀 것, 그 결과를 잘 통합할 것 ,그 획기적인 수법을 개발할 일 등으로 다른 차원의 계산이 가능할는지 모른다. 그 때에 전력소비나 계산시간에 있어서 이제까지의 컴퓨터와는 다른 스케일로 이점이 있는 방법이 될는지 모른다.

최적화 이외에도 양자컴퓨터의 획기적인 이용법이나 적용대상을 모색하여 전 세계에서 경쟁이 진행되고 있는 것이 현상이다. 성공하면 일약 세계의 톱 주자가 될 수 있는 가능성이 열려있다. 양자어닐링머신이라면 기본적인 수식만 만든다면 간단히 쓸 수 있다. 구체적인 예로서는

*메터리알스 인포마틱스（MI： Materials. Informatics）에로의 적용 등이 유망하다고 생각되고 있다.

 

===*메터리알스 인포마틱스（ MI： Materials. Informatics）=기계학습을 포함한 정보처리기술을 풀로 활용하여 재료 개발을 진행해가는 분야를 마터리얼스 인포메틱스（MI： Materials. Informatics）라 한다.===

 

일본어원문=量子コンピュータは何がすごいのか？　NASAとGoogleが世の中の空気を変えた

출처==https://news.yahoo.co.jp/articles/eb1dace704e97b2d---