2025년은 유엔이 지정한 ‘세계 양자 과학 기술의 해’

양자 컴퓨팅의 세계로 뛰어들다

원자의 힘을 활용한 새로운 컴퓨터가 등장하며 컴퓨터 작동 방식에 혁명을 일으키고 있다. 이 책은 양자 역학의 법칙을 이용해 문제를 해결하는 혁신적인 시스템을 소개한다. 이 시스템은 세계에서 가장 강력한 슈퍼컴퓨터로도 수백만 년이 걸릴 계산을 단 몇 분 만에 처리할 수 있다. 금융, 제약, 운송, 에너지 등 다양한 산업에서 양자 컴퓨터가 어떻게 변화를 일으킬지, 그 작동 원리를 알아본다. 박사 학위 기반 지식이 없어도 이해할 수 있도록 쉽고 친절하게 설명되어 있어 누구나 양자 컴퓨팅의 세계로 첫걸음을 내디딜 수 있다. 미래의 기술을 지금 바로 만나보자.

[목 차]
  

[PART 1 양자 컴퓨팅의 성능]

CHAPTER 1 양자 컴퓨팅 부트캠프

CHAPTER 2 초기 컴퓨팅과 전통적인 컴퓨팅의 역사

CHAPTER 3 양자 컴퓨팅의 뿌리를 찾아서

CHAPTER 4 양자 기술 1.0 소개

CHAPTER 5 양자 컴퓨팅 공개하기

CHAPTER 6 양자 컴퓨팅의 가속화

 

[PART 2 양자 컴퓨팅 옵션]

CHAPTER 7 전통적인 컴퓨팅과 양자 컴퓨팅 선택하기

CHAPTER 8 양자 컴퓨팅 시작하기

CHAPTER 9 스택의 모든 것

CHAPTER 10 완벽한 큐비트를 향한 질주

CHAPTER 11 큐비트 유형 선택하기

 

[PART 3 양자 컴퓨팅과 얽히기]

CHAPTER 12 양자 컴퓨터 프로그래밍하기

CHAPTER 13 양자 컴퓨팅 응용 분야

CHAPTER 14 양자 컴퓨팅 알고리즘

CHAPTER 15 클라우드 양자 컴퓨팅

CHAPTER 16 교육 자료

 

[PART 4 알아 두면 좋은 열 가지 이야기]

CHAPTER 17 양자 컴퓨팅에 대한 열 가지 오해

CHAPTER 18 기술 관련 열 가지 질문과 답

CHAPTER 19 비즈니스 관련 열 가지 질문과 답

CHAPTER 20 주목할 만한 열 가지 대학 연구 프로그램

궤도 (과학 커뮤니케이터)

리처드 파인만이 “누군가 양자 역학을 이해했다고 한다면, 아마도 그건 새빨간 거짓말일 것이다”라고 말했던 시절이 있다. 하지만 지금, 이 미지의 학문은 과학과 기술의 경계를 재정의하는 혁신의 최전선까지 와 있다. 양자 세계에서 벌어지는 불확정성과 중첩 원리는 이제 더 이상 책 속의 이론이 아니라, 양자 컴퓨터라는 강력한 도구로 진화하는 중이다. 세계의 기업들은 앞다투어 기존의 컴퓨터가 풀지 못했던 문제들을 해결할 기회를 준비하고 있고, 보수의 중심에 서 있는 대학조차 양자 컴퓨팅이라는 기술을 선도하기 위해서 깊이 있게 탐구 중이다. 전례 없는 속도와 효율성으로 매우 복잡한 문제를 해결하는 양자 컴퓨터는 과연 인류에게 새로운 패러다임을 구축하는 혁신이 될 수 있을까? 확실한 건 앞으로 그 변화의 물결에 올라타지 못한다면 여전히 제자리에서 그대로 얼어붙어 있게 될 가능성이 높다는 것이다. 양자 혁명의 중심에 서고자 하는 여정의 완벽한 출발점이 필요하다면 우선 이 책을 펼쳐라. 모두가 가고자 하는 정확한 방향을 가리키는 나침반을 발견하게 될 것이다.

 

김갑진 (카이스트 자연과학대학 물리학과 부교수)

바야흐로 양자(퀀텀)의 시대가 다가오고 있습니다. 양자 컴퓨터는 미래 기술의 판도를 바꿀 혁신의 핵심이지만, 그 원리와 실제 응용 가능성은 일반 독자들에게는 다가가기 쉽지 않은 주제입니다. 이러한 상황에서 이 책은 양자 컴퓨팅을 가장 실용적이면서도 이해하기 쉽게 풀어낸, 그야말로 ‘모두를 위한’ 안내서라 할 수 있습니다.

이 책은 전통적인 컴퓨터와 양자 컴퓨터의 개념을 비교하며, 복잡한 수학이나 물리학적 심화 내용 대신 기술의 본질과 핵심을 흥미롭게 설명합니다. 보다 실용적 관점에서 접근하여 양자 컴퓨터가 왜 중요한지, 현재 어느 단계에 있는지, 앞으로 어떤 가능성을 가지고 있는지를 균형 잡힌 시각으로 제시하고 있습니다.

이 책은 특히 양자 컴퓨터의 역사와 현재 기술 수준, 발전에 따른 도전 과제와 미래 전망을 간결하면서도 명확하게 정리해, 독자가 현재 양자 컴퓨터의 발전 상황을 빠르게 이해할 수 있도록 돕습니다. 양자 컴퓨터의 복잡한 세계에 입문하려는 이들에게 더할 나위 없는 필독서로, 이 책은 양자 기술의 현재와 미래를 통찰할 수 있는 기회를 제공합니다.

이 책을 통해 많은 독자들이 미래 기술에 대한 깊은 통찰과 영감을 얻기를 바랍니다.

 

오세정 (서울대학교 물리천문학부 명예교수이자 전 총장)

양자 컴퓨팅과 인공지능은 앞으로 세상을 획기적으로 바꿀 기술로 많은 이들이 주목하고 있다. 인공지능은 최근 챗GPT 등을 통해서 직접 접해본 사람이 많지만, 양자 컴퓨팅은 아직도 신비로운 영역으로 남아 있다. 심지어 과학 기술자들도 양자 컴퓨터의 작동 원리나 현재의 개발 상황에 대해 잘 모르는 경우가 많다. 이는 양자 컴퓨팅의 기반이 되는 양자 역학이 원자나 분자 같은 미시적 세계에서 작동하는 원리로, 우리의 일상 세계를 지배하는 물리법칙과 크게 다르기 때문이다. 이러한 이유로 물리학을 전공하는 학생들조차 처음 양자 역학을 접했을 때 이해하는 데 어려움을 겪는다. 그렇다면 일반 사람들이 이를 어려워하는 것은 어쩌면 당연한 일일지도 모른다.

하지만 양자 컴퓨팅 분야는 빠르게 발전하고 있어, 앞으로 5~10년 이내에 우리 생활 깊숙이 스며들 것이라고 전문가들은 예측한다. 신약 개발, 기후 변화 연구 등 전통적인 컴퓨터로는 한계에 부딪혔던 분야에서 획기적인 기여를 할 것으로 기대되기 때문에, 우리도 이 발전에 뒤처질 수 없다.

이 책은 중첩, 얽힘, 결맞음 등 양자 역학의 기본 원리부터 알고리즘, 프로그래밍까지 알기 쉽게 설명하며, 양자 컴퓨터의 역사와 비즈니스 응용 등 사회·경제적 측면도 다루고 있어 일반인들에게 적합한 입문서라고 할 수 있다. 또한 책의 마지막에는 양자 컴퓨팅 이해와 응용에 도움이 되는 온라인 강좌, 튜토리얼, 웹사이트 등 다양한 교육 자료를 소개해, 더 많은 것을 배우고자 하는 이들에게 훌륭한 가이드가 될 것이다.

 

조장희 (고려대학교 뇌과학융합센터장 석좌교수)

이제서야 ‘양자 컴퓨팅’이라는 말을 자주 듣게 되었지만, 그 본질을 제대로 이해하는 사람은 여전히 많지 않습니다. 양자 컴퓨터는 단순한 미래 기술이 아닙니다. 이는 마치 우주의 비밀을 푸는 것처럼, 기술 자체로 철학적 질문을 던지며 새로운 사고를 요구하는 혁신입니다. 그러나 우리는 이 거대한 주제를 이해할 기회를 거의 얻지 못했습니다. 이 책은 이런 어려운 주제를 누구나 이해할 수 있도록 풀어내어, 그 자체로 우리 사회에 큰 가치를 제공합니다.

과학은 단순히 머리로 계산하는 것이 아니라, 가슴으로 느껴야 진정으로 이해할 수 있습니다. 양자 컴퓨터는 정보를 0과 1로만 처리하는 것이 아니라, 양자라는 새로운 영역에서 사고하도록 이끕니다. 이를 이해하려면 양자 물리학에 대한 깊은 감각이 필요하지만, 이 책은 그 어려움을 쉽게 풀어내어 독자들이 막연히 느꼈던 두려움을 떨쳐내도록 도와줍니다.

이 책은 단순히 양자 컴퓨팅을 처음 접하는 이들에게만 유익한 것이 아닙니다. 이미 관련 지식이 있는 전문가들에게도 새로운 통찰을 줄 수 있습니다. 학문은 끊임없는 탐구를 통해 진보하며, 새로운 시각이 있어야 발전할 수 있습니다. 이 책은 그런 면에서 중요한 역할을 합니다.

더 나아가, 이 책을 통해 많은 사람이 양자 컴퓨팅에 관심을 두고, 이 분야에 뛰어들기를 기대합니다. 만약 우리가 국가적으로 양자 컴퓨팅에 더 많은 투자를 하고, 이 기술에 도전할 인재를 양성한다면, 우리나라도 이 혁신의 중심에 설 수 있을 것입니다. 양자 컴퓨팅은 지금까지 상상하지 못했던 새로운 가능성의 문을 열어줄 것이며, 우리나라도 그 문을 선도적으로 열어갈 잠재력을 지니고 있습니다.

결국, 꾸준하고 정직하게 노력하다 보면 길이 열리듯, 이 책 역시 양자 컴퓨팅을 배우고자 하는 이들에게 새로운 길을 열어줄 것입니다. 이 책이 우리 사회에 큰 변화를 불러올 중요한 열쇠가 될 것이라 확신하며, 이 책을 강력히 추천합니다.

 

허준 (고려대학교 전기전자공학부 교수)

양자 과학 전반에서부터 양자 컴퓨터의 실용적인 정보에 이르기까지 다양한 지식을 제공하는 유용한 책이라 생각합니다. 디지털 정보통신 분야 종사자로서, 양자 분야에 대한 지식이 없는 사람들도 쉽게 이해할 수 있도록 고전 컴퓨터의 발전 과정과 초기 양자 기술 적용에 대한 연구 성과를 소개한 점은 이 책의 큰 장점입니다.

최근 관심이 증가하고 있는 양자 컴퓨터와 양자 통신 분야의 이론적 배경과 응용을 다루며, 향후 발전 방향을 가늠하는 데 큰 도움이 될 것으로 기대합니다.