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[Tech Trend] 양자컴퓨터가 가져올 산업 혁신 – ①의료•금융•사이버보안
[Tech Trend] 양자컴퓨터가 가져올 산업 혁신 – ①의료•금융•사이버보안
  • 김태훈 기자
  • 승인 2021.04.02 08:20
  • 댓글 0
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차세대 계산기로 주목되는 양자컴퓨터는 머지않아 기존의 어떤 컴퓨터보다도 훨씬 빠른 속도로 문제를 해결할 수 있을 것이다. 때문에 화학반응 시뮬레이션이나 물류의 최적화, 대규모 데이터 세트의 분류 등 엄청난 변수와 가능성이 있는 과제를 안고 씨름하는 기업들은 관심을 집중할 수밖에 없다. 여러 산업 분야에 획기적인 변화를 가져올 수 있는 잠재력을 가지고 있는 것이다. 이미 여러 산업에서 그 가능성은 타진되고 있다. 양자컴퓨팅에 의한 혁신이 기대되는 주요 산업을 정리해 본다. (편집자)

■ 의료

양자컴퓨터는 의료에 다양한 영향을 미칠 수 있다.

미국 구글은 최근 양자컴퓨터를 사용한 화학반응 시뮬레이션에 성공했다고 최근 발표했다. 이것은 아직 개발 초기 단계에 있는 양자 기술의 이정표가 됐다. 이 상호작용은 비교적 단순해 현재 널리 사용되고 있는 컴퓨터에서도 모델링이 가능하지만, 미래의 양자컴퓨터는 기존 컴퓨터보다 훨씬 정확하게 복잡한 분자의 상호작용을 시뮬레이션 할 수 있다. 이에 따라 약 후보물질의 효과를 예측하기가 수월해져 신약 개발이 가속화될 가능성이 높다.

양자컴퓨팅으로 활발해질 신약 개발의 또 다른 분야는 단백질의 구조 해석이다. 캐나다 스타트업 프로테인 큐어(ProteinQure)는 현재 양자컴퓨터를 사용해 단백질이 체내에서 어떻게 입체구조가 되는지를 예측하고 있다. 이것은 기존 컴퓨터에서는 매우 어려운 작업이지만, 양자 컴퓨팅을 활용하면, 유효한 단백질을 기반으로 약을 더 쉽게 개발할 수 있을 것으로 기대된다.

또한 양자컴퓨팅을 통해 게놈(전체 유전정보)을 고속으로 분석해, 각각의 환자에 맞는 치료 계획을 세울 수 있게 되거나 보다 우수한 맞춤의료를 제공하는 것도 가능해질 전망이다.

게놈 해독에서는 대량의 데이터가 생성된다. 즉, 인간의 DNA를 분석하기 위해 많은 연산능력이 필요하다. 인간 게놈 해독에 필요한 비용이나 자원을 줄이는 과제는 이미 많은 진전을 거두고 있는데, 고성능의 양자컴퓨터는 이 데이터를 훨씬 빠르게 분류할 수 있기 때문에 게놈 해독의 효율성은 더 나아지고 규모를 확대하기도 쉬워진다.

많은 제약사가 양자컴퓨팅에 관심을 보이고 있다. 미국 머크의 벤처 부문은 지난해 9월 양자 계산에 필요한 소프트웨어를 개발하는 자파타 컴퓨팅(Zapata Computing)의 투자 유치 시리즈B(조달금액 3800만 달러)에 참가했다. 미국 바이오 제약사 바이오젠은 캐나다 양자 소프트웨어 개발사 1Q비트(1Qbit), 미국 컨설팅사 액센츄어 등과 손잡고 분자를 비교하는 플랫폼을 개발해 신약 개발 속도를 높여가고 있다.

■ 금융

금융 애널리스트는 가능성이나 가정을 짜 넣은 수학적 모델을 활용해 시장이나 포트폴리오의 움직임을 예측한다. 양자컴퓨터로 데이터 분석을 신속히 처리하고 더 나은 예측 모델을 실행하고 충돌할 가능성을 보다 정확하게 비교 검토함으로써 예측의 정확도를 높일 수 있다. 포트폴리오의 리스크 최적화와 같은 복잡한 문제를 푸는 것도 가능하다.

양자컴퓨터가 바꿀 금융의 또 다른 분야는 금융 예측 모델의 리스크나 불확실성의 영향을 이해하는 데 사용하는 확률 시뮬레이션 ‘몬테카를로 시뮬레이션’이다. 미국 IBM은 지난해 금융 리스크 평가에서 기존의 몬테카를로 시뮬레이션보다 우수한 결과를 보여준 양자 알고리즘에 관한 연구를 발표했다.

영국 너트웨스트 그룹(구 RBS), 호주 커먼웰스은행, 골드만삭스, 씨티 그룹 등 많은 금융 기관은 양자컴퓨팅 스타트업에 출자하고 있다.

일부에서는 이미 성과가 나타나고 있다. 너트웨스트의 경우 1Q비트가 개발한 양자 알고리즘을 사용해 부실채권 처리에 필요한 비용의 계산 시간을 몇 주에서 초 단위로 단축하는 데 성공했다.

■ 사이버 보안

사이버 보안은 양자컴퓨팅에 의해 완전히 다른 국면에 들어설 가능성이 있다.

섬세한 데이터나 통신의 안전성을 유지하기 위해 현재 널리 사용되고 있는 ‘RSA 암호’ 등의 암호기술은 고성능 양자컴퓨터에 뚫릴 수 있기 때문이다.

이 전망은 1990년대 이론화된 양자 알고리즘 ‘쇼어 알고리즘’에 근거한다. 이 알고리즘은 고성능 양자컴퓨터(2030년경에 등장할 것이라는 전망도 있다)가 큰 정수의 소인수를 빠르게 찾을 수법을 제시하고 있다. 이것은 기존의 컴퓨터로는 매우 어렵고, RSA 암호는 이 점을 근거로 온라인에서 오가는 데이터를 지키고 있다.

한편 ‘포스트 양자암호’로 총칭되는 새로운 암호화 기술을 개발해, 이 위협에 대처하려는 기업도 나오고 있다. 이러한 기술의 대부분은 고성능 양자컴퓨터로도 해독이 어려운 문제를 만들어내 양자컴퓨터에 대한 내성이 강해지도록 설계돼 있다. 이 분야 기업으로는 캐나다 아이사라(Isara)나 영국 포스트 퀀텀(Post Quantum) 등이 있다. 미국 국립표준기술연구소(NIST)도이 방식을 지원하고 있고, 2022년까지 포스트 양자 암호의 기준을 책정할 계획이다.

‘양자 키 배송(QKD)’이라는 새로운 기술도 양 컴퓨터의 암호 해독 능력을 어느 정도 막을 수 있다. QKD는 양자 역학의 원리를 이용해 암호 키를 전송함으로써 안전성을 유지한다. 양자 시스템은 측정되면 상태가 바뀌기 때문에 제3자가 QKD 통신을 듣는 경우 감지할 수 있다. 따라서 양자컴퓨터를 조종하는 해커도 정보를 훔칠 수 없다.

QKD는 현재 유효 거리(현행 QKD 네트워크의 대부분은 아주 작다) 등 실용 면에서의 과제가 있지만, 조만간 산업의 하나로 성장할 것으로 기대된다.


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