이 블로그는 양자 컴퓨터를 직접 구축하는 데 도움이 되는 실용적이고 간편한 안내서가 되는 것을 목표로 합니다.
양자 컴퓨터를 만드는 것이 쉬운 일이라는 뜻이 아니라, 비전문가들에게 양자 컴퓨터의 구조를 쉽게 설명할 수 있는 방법이 있다면 매우 유용할 것이라는 의미입니다. 저는 일반 데스크톱 컴퓨터의 구조와 비교해 보곤 합니다. CPU, 메모리, 디스크, GPU 등 모든 부품이 마더보드에 탑재되어 있죠. 그렇다면 양자 컴퓨터는 어떨까요? 비슷한 방식으로 만들 수 있을까요?
만약 양자 컴퓨터를 만들 수 있다면 (저는 앞으로 5년 안에 이것이 실현되기를 바랍니다), 다음으로 중요한 질문은 바로 그것을 어떻게 활용하고 유용한 결과를 얻을 것인가 하는 것입니다. 일반적인 (고전적인) 컴퓨터에서 사용하는 C와 같은 프로그래밍 언어를 사용할 수 있을까요? 아니면 양자 결과와 관측을 다루기 위해 새로운 사고방식이나 정신적 모델이 필요할까요?
이 블로그에서는 양자 컴퓨터를 구축하는 데 필요한 것과 활용 방법, 이렇게 두 가지 주요 질문을 다루고자 합니다. 독자 여러분이 양자 물리학에 대한 배경지식이 없더라도 일반 컴퓨터의 구성과 프로그래밍(요즘은 “진동 코딩"이라고 부르죠) 방식에는 익숙하다고 가정합니다.
간단히 제 소개를 하자면, 저는 델프트에 있는 성장 기업인 큐블록스(Qblox)에서 양자 제어 스택을 개발하고 있습니다. 하드웨어와 소프트웨어를 모두 아우르는 시스템 아키텍처를 담당하고 있으며, 소프트웨어가 최대한 효율적으로 작동하도록 최적화하는 데 집중하고 있습니다. 정말 흥미로운 일이기에, 제가 배우고 있는 것들을 이 블로그를 통해 공유하고 싶습니다. 물론, 비밀을 누설하는 건 아니고요.
킥스타터 프로젝트로 제가 다니는 회사의 경쟁사인 퀀텀 머신즈(Quantum Machines)에서 최근 게시한 만화 한 편을 소개하고 싶습니다.
(이미지 출처: QM)
이 만화는 양자 컴퓨터를 “구동"하는 데 따르는 어려움에 대한 흥미로운 비유를 제시합니다. 양자 컴퓨터 구동이란 “수백 명의 사용자(양자 컨트롤러)가 수천 개의 큐비트(양자 요소)를 병렬로, 완벽하게 파이프라인 방식으로 동기화하여 조작하는 것"이며, 이 모든 것을 나노초 단위의 정확도로 수행해야 한다고 묘사합니다. 더욱 흥미로운 점은 이러한 숫자가 5년(2030년) 안에 천 배로 늘어날 것이라는 사실입니다. 따라서 이 도전 과제는 앞으로 더욱 흥미진진해질 것입니다.