사이언스 올제

정보기술 양자 컴퓨터의 한계

양자 컴퓨터는 일부 특정 작업에서는 엄청나게 빠르겠지만 대부분의 문제에서는 오늘날의 컴퓨터보다 조금나은 정도일 것이다. 이런 인식에서 물리학의 새로운 기본원리가 나올 수 있을 것이다.

글 : Scott Aaronson

Haggar 연구소의 물리학자들, ‘양자 바지’ 개발". 풍자 주간지 어니언에 실린 기사 제목이다 (Haggar는 비디오 아케이드 게임 스트릿 화이터의 등장인물: 역주). 이 기사에 따르면 "슈뢰딩거의 바지"가 보이는 기묘한 이중성을 이용한 이 비뉴턴 역학적 바지는 역설적으로 정장 바지와 캐주얼 바지 역할을 한꺼번에 할 수 있다고 한다. 양자 컴퓨터의 능력을 과장 설명한 굉장한 내용의 기사들이 10년 동안 대중과학계에서 인기를 끌어왔는데 어니언지 작가는 이를 조롱하고 있음이 분명하다.

원리상 양자 컴퓨터는 기존의 최고 성능 컴퓨터로도 빠르게 풀 수 없다고 알려진 NP-완전 문제라는 특히 어려운 수학 문제조차 빠르게 풀 수 있다고 주장하는 사람들이 있다. 하지만 예를 들어 2007. 2. 15일 자 이코노미스트의 기사와 같은 이런 주장은 흔히 저지르기 쉬운 잘못이다. 양자 컴퓨터가 이런 어려운 계산을 할 수 있는 이유는 아마도 정장 바지와 캐주얼 바지 역할을 동시에 하기 때문이 아니라 모든 가능한 해답을 동시에 처리할 수 있는 하드웨어를 갖추고 있기 때문으로 생각된다.

NP-완전 문제를 순식간에 풀 수 있는 요술 컴퓨터가 등장하면 세상이 크게 달라질 것이다. 요술 컴퓨터로 주식 시장 자료, 날씨 기록, 두뇌활동 기록 속에 존재할지 모르는 모든 패턴을 조사할 수 있을 것이다. 오늘날의 컴퓨터와 달리 이런 패턴을 찾아내는 일은 순전히 기계적인 일이어서 문제 내용을 자세히 파악할 필요도 없다. 또 요술 컴퓨터로 수학적 창의력을 자동화시킬 수 있을 것이다. 골드바하 가설과 리만 가설은 한 세기 이상 풀리지 않고 있는 문제들인데 이런 수학상 난제, 즉 성배(聖盃)일지라도 예를 들어 10억 개 이하의 기호들을 포함하는 가능한 모든 증명과 반증을 탐색하도록 컴퓨터에 명령하기만 하면 될 것이다. (증명이 이보다 훨씬 길 경우 그것을 읽으려고 할 사람이 있을지는 확실하지 않다.)