December 14,2018

‘양자 인터넷’ 실현 단계 도달

핵심기술 개발 이미 끝나… 협의 과정

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전자나 원자, 빛의 입자인 광자 등의 극미 세계에서는 다른 거시 세계에서 보기 힘든 신기한 현상이 일어난다.

특히 1과 0의 양자 비트 값을 동시에 취할 수 있는 중첩(superposition)이 일어나는데, 양자 비트의 수가 n개가 되면 현재의 컴퓨터에 비해서 계산속도가 2의 n 제곱 배나 빨라진다.

또 한쪽 양자의 성질이 결정되면 다른 쪽의 상태도 순간적으로 정해져 버리는 얽힘(entanglement),  양자의 중첩상태를 관찰하면 1과 0의 양쪽 값을 취하고 있던 상태가 1이나 0 어느 한쪽으로만 정해져 버리는 ‘관측의 영향’이라는 성질 등을 갖고 있다.

과학자들은 그동안 이런 양자의 성질을 나노 수준에서 개별적으로 제어하면서 양자정보기술(QIT)을 발전시켜왔다. 그리고 꿈의 인터넷이라고 할 수 있는 ‘양자 인터넷(quantum internet)’을 실현할 단계에 도달하고 있다.

그동안 많은 분야의 과학자들이 연구해온 양자 인터넷 연구가 최근 실현단계에 도달했다는 연구 결과가 발표됐다. 빠르고 정확하며, 안전한 정보통신이 가능한 꿈의 인터넷 시대가 다가오고 있다.  ⓒQuTech/TU Delft/Scixel

그동안 많은 분야의 과학자들이 연구해온 양자 인터넷 연구가 최근 실현단계에 도달했다는 연구 결과가 발표됐다. 빠르고 정확하며, 안전한 정보통신이 가능한 꿈의 인터넷 시대가 목전에 다가왔다.  ⓒQuTech/TU Delft/Scixel

기존 인터넷의 약점 대거 보완할 수 있어

19일 미국의 과학논문 소개 사이트 ‘유레칼러트(eurekalert)’는 인텔과 함께 양자컴퓨터 기술을 연구해온 네덜란드 스타트업 큐테크(QuTech)가 최근 양자 인터넷을 실현할 수 있는 과정을 담은 포괄적인 내용의 논문을 발간했다고 보도했다.

관련 논문은 ‘사이언스’ 지 19일자에 게재됐다. 논문 제목은 ‘Quantum internet: A vision for the road ahead’이다.

이 논문에는 규비트(qubit)를 이용해 양자 인터넷을 완성하는 여섯 단계의 세부적인 과정이 모두 기재돼 있다.

큐테크 연구팀은 논문을 통해 “인류의 삶에 있어 인터넷이 없어서는 안 될 필수적인 요소가 됐다. 하지만 인터넷을 사용하다 보면 수시로 연결이 끊기고, 개인정보가 유출되는 등 부작용도 심각하다”라고 우려하며 “그러나 두 지점 간의 통신을 기존의 비트(bit) 대신 양자컴퓨터의 기본 단위인 큐비트(qubit)로 전환하면 이전에 발생했던 문제들을 해소할 수 있다”고 주장했다.

연구팀에 따르면 양자 인터넷을 위한 핵심 기술은 이미 개발이 끝난 상태다. 이들은 논문을 통해 “현재 양자의 특징인 중첩, 얽힘 등을 활용해 먼 거리에서도 많은 정보를 빠르고 정확하게, 그리고 안전하게 송수신할 수 있는 기본적인 단계에 도달했다”고 밝혔다.

과학자들은 현재 기존의 인터넷과 연계해 양자 인터넷을 어떻게 설치해야 하는지, 양자 간의 시너지 효과를 내기 위해서는 어떤 방법을 써야 하는지를 모색하고 있는 중이다.

논문은 양자 인터넷이 완성될 경우 양자 센서 네트워크(quantum sensor networks)가 구축돼 정보통신 전반에 혁명이 일어날 것으로 전망했다.

연구팀은 이를 통해 기존 데이터 공급 망에 이전에 볼 수 없었던 효율화가 이루어지며, 정보통신에 있어 기하급수적인 비용절감 효과가 나타날 것으로 분석하고 있다.

연구자 간에 협의 통해 효율화 도모해야

양자 인터넷이란 말 그대로 양자의 특성인 작은 파동에 정보를 입력해 인터넷이 작동하도록 하는 차세대 인터넷 시스템을 말한다. 과학자들은 양자 인터넷이 지금 인류가 사용하고 있는 인터넷 속도의 한계를 극복할 수 있을 것으로 보고 있다.

양자 인터넷 상에서 암호화된 얽힘 양자로 전송되는 메시지는 어떤 도·감청도 불가능한 것으로 여겨지고 있다. 이는 금융, 혹은 신용정보망의 보안 문제를 근본적으로 해결할 수 있다.

큐테크 연구팀은 “앞으로의 과제는 세계 공통의 양자 인터넷을 구축하는 일”이라고 밝혔다. 이 작업은 물리학, 컴퓨터과학, 공학 등 광범위한 분야에 걸쳐 지속적인 협력이 선행돼야 하는 신중한 작업이다.

이를 위해 필요한 것이 양자 인터넷과 연계돼 있는 각 분야의 학자들이 연구 결과를 모아 가장 효율적인 시스템을 구축하는 일이다.

연구팀은 “양자 인터넷을 연구해오던 연구자들 간에 인터넷 상의 공통 언어(language)와 레퍼런스(reference)를 통일해야 한다”라며 “이런 과정을 통해 모든 아이디어를 수용하고, 실제로 적용해 가장 효율적인 양자 인터넷 시스템을 구축해야 한다”고 말했다.

이후 다양한 인터넷 상의 기능을 분화한 후 첨단 프로토콜 등을 통해 이 기능들을 지원하는 과정이 남아 있다. 이에 대해 연구팀은 “이미 개발해 사용하고 있는 소프트웨어를 활용할 수 있으며, 이는 양자 컴퓨터 기능을 확충해나가는 과정에서 협의해야 할 사항”이라고 말했다.

그동안 양자 인터넷과 관련한 많은 논문이 발표됐지만, 이처럼 종합적인 내용의 논문이 발표되기는 이번이 처음이다.

이 논문과 관련, ‘유레칼러트’는 “큐테크가 그동안 혼란을 보인 양자 네트워크에 대한 이해와 관련 용어들을 일목요연하게 하나로 정리해 향후 세상을 움직일 양자 인터넷의 꿈을 실현할 수 있는 길을 크게 닦아 놓았다”며 호평했다.

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