양자 컴퓨터 R&D(연구) 분야 _ 4 개 영역

양자 컴퓨터는 현재 전통적인 컴퓨터가 해결하지 못하는 많은 난제들을 해결할 것이라는 기대 속에 미국과 중국을 중심으로 엄청난 R&D 투자가 진행되고 있으며 이로 인하여 기술이 급속도로 발전하고 있습니다. 양자 컴퓨터는 지금 우리가 사용하고 있는 전통적인 개념의 컴퓨터를 완전히 대체하지는 않을 것입니다. 대신 기존의 컴퓨터가 스스로 해결하지 못하는 문제를 중심으로 사용될 것이며 전통적 컴퓨터와 공존할 것입니다.  

 

다음은 앞으로 수 십년간 양자 컴퓨터가 어떤 문제에 집중적으로 연구 되어질지에 대한 내용입니다. 논의에 앞서, 양자 컴퓨터가 해결해야 할 문제점에 대하여 명확하게 합의된 점은 없으나 BCG는 아래와 같이 4개를 중심으로 집중해서 연구될 것으로 보고 있습니다. (BCG 보고서 발췌 _ What happens When 'if' Turns to 'When' in Quantum Computing)

1. Simulation (시뮬레이션)
2. Optimization (최적화)
3. Machine Learning (머신 러닝)
4. Cryptography (암호화)
5. Application and Use Case (적용 사례)

1. Simulation (시뮬레이션)

자연에서 발생하면서도 오늘날 사용 중인 전통적인 컴퓨터를 통해서 이해하기 어렵거나 불가능한 시뮬레이션에 주로 사용될 것으로 보입니다. 이러한 분야들로서는 신약 개발 ( drug discovery), 배터리 설계( Battery design), 유체역학 (fluid dynamics), 또는 파생 상품/옵션 가격(derivative and option pricing)입니다. 

2. Optimization (최적화)

양자 알고리즘을 사용하여 실행 가능한 여러 옵션들 중 최고의 해결 방안을 제시하는 것을 찾아 내도록 최적화하는 것입니다. 이러한 것은 경로 물류 (route logistics) 또는 포트폴리오 위험 관리 ( portfolio risk management)에 적용될 수 있는 분야입니다. 

3. Machine Learning (머신 러닝)

머신 러닝 알고리즘을 훈련시킴으로서 데이터에서 일정한 패턴을 식별하는 것입니다. 이것은 인공지능 (artificial intelligence)- 예를 들면 자율 주행 (autonomous vehicles)과 사기 또는 돈세탁 방지와 같은 것에 대한 개발을 가속화시킬 것으로 예측하고 있습니다. 

4. Cryptography (암호화)

양자 컴퓨터는 기존의 전통적인 암호화를 깨고 훨씬 더 강력한 암호화 표준을 가능하게 해 줄 것으로 생각합니다. 

5. Application and Use Case (적용 사용 사례)

다음은 아래에서 보이는 문제 해결 분야 중 '시뮬레이션'(Simulation) 문제 영역 내에서 제약 관련된 사용 사례를 통해 양자 컴퓨터의 잠재성을 생각해 보도록 하겠습니다. 양자 컴퓨팅은 금융산업에서부터 제약, 자동차, 항공산업까지 다양한 산업에 걸쳐서 사용 사례를 제공할 수 있습니다. 양자컴퓨터가 앞으로 지대한 영향을 미칠 것으로 보이는 제약 산업 사례를 통해서 향후 어느정도의 성장 잠재력을 가지는 지를 알아보도도록 하겠습니다.

 

평균적으로 신약을 개발하는데 24억 불이 소요됩니다. 전임상 연구는 임상 실험을 위한 약 0.1%의 작은 분자를 선정하고, 임상 실험의 약 10%만이 성공적인 제품으로 이어집니다. R&D 효율성을 높이는 데 있어서 가장 큰 장벽은 분자가 고전적 컴퓨터에 의해 모델링할 수 없는 양자 현상을 겪는다는 것입니다. 

 

반면에 양자검퓨터는 가능한 완벽한 분자 상호 작용 세트를 효율적으로 모델링할 수 있습니다. 이것은 후보자 선택뿐만 아니라 모델링을 통해서 (임상실험을 기다려야 하는 것과는 대조적으로) 잠재적인 부작용을 식별하고 심지어 장기적으로 개인화된 종양 약물을 만드는데 유망합니다. 100억 불 이상의 R&D 예산을 가지고 있는 상위 제약 회사의 경우는 양자 컴퓨팅을 통해 최대 30% 이상의 효율성 증가를 가져올 것으로 예측합니다. 예를 들어 회사가 이러한 가치의 80% 이상의 결실을 맺는다고 가정한다면 (잔액은 양자 기술 파트너와 공유) 이는 약 25억 달러의 비용 절감과 최대 5%의 영업 이익 증가를 가져올 것입니다. 

 

(문제에 따른 양자 컴퓨팅의 잠재적 가치 창출 )