정보보호네트워크정책국 개편, 새로운 혁신성장 '양자통신'

기사 1)

[송창범의 IT산책] 과기정통부편 ⑮ 기술‧안전 최강조합 ‘정보보호네트워크정책국’

아주경제, 2020년 2월 2일자

 

 

https://www.ajunews.com/view/20200202101951612

[송창범의 IT산책] 과기정통부편 ⑮ 기술‧안전 최강조합 ‘정보보호네트워크정책국’

"이와 동시에 꿈의 기술로 불리는 양자암호통신 종합계획도 만든다. 허 국장은 “현재 기술로드맵 초안은 완성됐지만, 전문가들과 함께 내용을 더욱 광범위하게 검토하고 있는 중”이라며 “빠르면 상반기 내 발표할 수 있도록 하겠다”고 말했다. 종합계획이 수립되면, 양자ICT 생태계가 구축돼 인력양성과 연구‧산업기반이 조성된다. 10년 내 상용화가 목표다."

 

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(해설)

반가운 소식이다. 양자정보통신은 지난 4년간 시도한 2번의 예비타당성조사에서 탈락했다. 예비타당성조사는 총사업비 500억 이상이고 국가의 재정지원 규모가 300억원 이상인 신규 사업 중, 국가연구개발사업 등을 조사 대상으로 한다. 과학기술정보통신부(이하 과기정통부)에서 준비해서 기획재정부에 요구했으나 경제성 평가에 막혀 불발되었다. 대신 과기정통부는 2020년도부터 양자정보통신 분야의 RnD 예산을 증액하기로 했다.

 

양자정보통신 분야는 양자컴퓨팅, 양자센싱, 양자암호통신의 3가지 분야가 있다. 이중에서 양자암호통신분야는 현재 소자개발 위주로 진행되고 있으나 향후 시범망 구축 및 망운용 기술 개발 등으로 사업이 확대될 것으로 예상된다.

 

위 기사 중 "10년내 상용화가 목표다"는 오해가 있을 수 있겠다. 현재 양자암호통신 장비는 이미 상용화가 되어 있다. 상용 장비도 있고 상용망에 적용한 사례도 있다. 기사의 의미는 이번 사업을 통해 개발한 신기술을 10년 내에 상용화까지 하겠다는 뜻으로 읽힌다.

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기사 2)

[IT과학칼럼-강성원 ETRI ICT창의연구소장] 새로운 혁신성장 ‘양자통신’

헤럴드경제, 2020년 2월 6일자

 

http://biz.heraldcorp.com/view.php?ud=20200206000508

[IT과학칼럼-강성원 ETRI ICT창의연구소장] 새로운 혁신성장 ‘양자통신’

"양자컴퓨터는 원자 단위에서 일어나는 ‘중첩’과 ‘얽힘’이라는 양자적 현상에 착안한 것이다. 원자 내 전자나 핵이 갖는 에너지는 불연속적인 값 ‘0’과 ‘1’로 양자화되어 있고, 이들이 중첩된 양자 상태로 확률적으로 존재한다. 공간적으로 떨어진 두 전자가 특별한 조건에서 얽힘 상태로 존재할 때, 하나의 전자 상태를 측정하면 다른 전자의 양자상태가 자동으로 확정되는 특성을 가진다. 중첩과 얽힘 성질을 기반으로 양자 알고리즘이 구동되는 양자컴퓨터를 개발하면 현존 슈퍼컴퓨터를 훨씬 능가하는 성능을 얻을 것으로 전망된다."

 

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(해설)

한정된 지면에 할 수 있는 최선의 설명이다. 누구보고 하라고 해도 쉽지 않은 내용이다.

 

우리가 사용하는 디지털 전자기기는 간단히 말하면 스위치를 엄청나게 많이 연결해 놓은 것이다. 스위치는 어떤 장치를 켜고(on) 끄는 (off) 기능을 한다. 이렇게 켜고 끈 상태를 디지털 개념으로 설명할 때 이진수 숫자 "1"과 "0"을 사용한다. 즉 1은 ON 이고 0은 OFF 다. 간혹 집안의 전자제품 스위치를 보면 "I" 과  "O"로 표시된 것을 볼 수 있다. 1과 0이 겹쳐진 전원 아이콘도 볼 수 있다. 반도체 기술은 이러한 스위치를 아주 작게 만들 수 있게 해준다. 이것이 트랜지스터(transistor)다. Trans + Resistor 의 합성어로 전류가 흘렀다 안흘렀다 하도록 저항을 바꾼다는 의미를 가지고 있다.

 

트랜지스터 두 개를 직렬로 이어붙이면 AND 소자를 만들 수 있다. 두 스위치가 동시에 켜져야만 전류가 흐른다. 하나라도 켜져 있지 않으면 흐르지 않는다. 두 개를 병렬로 놓고 연결하면 한 쪽만 켜져도 전류가 흐르게 할 수 있다. OR 소자다. 이와 같은 방법으로 이렇게 저렇게 회로를 구성하면 NOT 소자도 NAND, NOR, XOR 소자도 만들 수 있다. 그리고  좀 더 복잡한 메모리나 연산 장치 등의 디지털 회로를 만들 수가 있다.

 

디지털 회로에서는 전류가 흐르거나(1) 안 흐르거나(0) 두 가지 상태만 가능하다. 그런데 양자회로에서는 두 가지 상태가 모두 가능한 중첩 상태를 만들 수 있다. 중첩 상태에서는 1도, 0도 결정되어 있지 않고 확률로 존재한다. 측정을 해서 무슨 상태인지 봐야만 1인지 0인지 알 수 있다. 이러한 중첩 상태를 이용하면 1을 입력한 계산과 0을 입력한 계산을 각각 두 번에 나누어 하지 않고 한 번에 할 수 있다는 장점이 있다. 병렬 연산과 비슷하다고 말할 수 있다. 디지털 회로의 병렬 연산은 실제로 회로가 두 개 필요하다. 하지만 양자병렬 연산은 하나의 회로로 두 가지 계산을 한 번에 할 수 있다.

 

얽힘은 두 개 이상의 회로가 서로 연관성이 있는 것이다. 만약 두 개의 회로를 얽힘 상태로 만들어 놓으면 각각의 회로에 0과 0을 입력하는 경우, 0과 1을 입력하는 경우, 1과 0, 그리고 마지막으로 1과 1을 입력하는 네 가지 경우를 한 번에 계산할 수 있다. 이런 회로 10개에 대해서 얽힘 상태를 만들어 놓으면 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0 의 입력부터 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1 의 입력까지 2의 10승 즉, 1024 가지의 서로 다른 입력 상태에 대한 계산을 한 번에 할 수 있다. 이를 양자병렬성(Quantum Parallelism)이라고 부른다. 그리고 이렇게 양자 계산 회로에 입력하는 값을 다루는 단위를 양자비트(Quantum Bit) 다른 말로 큐비트(Qbit)라고 부른다. 큐비트가 50 개이고 이들이 얽혀 있다면 2의 50승에 해당하는 병렬 연산이 가능하고 이 속도는 기존의 슈퍼 컴퓨터가 할 수 있는 수준을 능가하므로 이를 양자우월성(Quantum Supremacy)이라고 부른다. 구글은 최근에 53 큐비트의 시커모어(Sycamore) 칩을 개발하고 성능을 측정해서 Nature 지에 논문을 발표했다.

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추가 기사 1)

퀀텀 컴퓨팅 뭐길래…"슈퍼컴 1만년 연산 3~4분에 끝"

머니투데이, 2020년 2월 1일

 

https://news.mt.co.kr/mtview.php?no=2020013017142943907

퀀텀 컴퓨팅 뭐길래…"슈퍼컴 1만년 연산 3~4분에 끝" - 머니투데이 뉴스

 

추가 기사 2)

마이크로소프트, "퀀텀 컴퓨팅, 미래의 이야기가 아니다"

인벤, 2020년 1월 30일

 

http://www.inven.co.kr/webzine/news/?news=233429

마이크로소프트,