![[투데이 窓]새로운 컴퓨팅 패러다임 '확률론적 컴퓨팅'](https://thumb.mt.co.kr/06/2023/07/2023070710304512558_1.jpg/dims/optimize/)
우리에게 익숙한 0과 1의 디지털 비트와 달리 0과 1의 상태가 동시에 존재할 수 있는 양자컴퓨터의 큐비트는 0 또는 1을 가질 수 있는 확률로 존재하지만 측정하는 순간 0 또는 1의 한 가지 상태만 갖게 된다. 이러한 양자적 현상이 양자 알고리즘과 결합하면 기존 컴퓨터로는 풀기 어려웠던 문제들을 해결할 수 있다. 하지만 이를 완전히 이해하고 실생활에 도움이 되는 수준까지 도달하기에는 긴 시간의 연구개발이 필요해 보인다.
하지만 최근에 이러한 무작위 비트를 바탕으로 새로운 방식의 컴퓨팅이 제안되었고 이를 '확률론적 컴퓨팅'이라고 한다. 과학자들은 수많은 무작위 비트를 활용해 수많은 경우의 수를 탐색해야 하는 최적화 문제, 암호학, 머신러닝, 인공지능(AI), 생물학, 화학, 물리학 등 다양한 분야의 난제를 해결하고자 한다. 이미 특정 문제에 대해서는 현재 알려진 가장 빠른 알고리즘의 성능에 필적하거나 그것을 뛰어넘는 성능을 보여주고 있어서 전 세계가 그 놀라운 가능성에 주목하고 있다.
또한 초전도체, 광자 등 기존 반도체 공정에서 사용되지 않는 물질을 필요로 하는 양자컴퓨팅과 달리 확률론적 컴퓨팅은 기존 반도체 공정 프로세스와 메모리 반도체에 사용되는 물질을 사용한다는 점도 기술개발의 속도를 빠르게 할 수 있는 측면에서 매우 유리하다. 따라서 확률론적 컴퓨팅과 양자 컴퓨팅을 동시에 개발하고 연구하는 것은 우리가 마주하는 다양한 문제에 대한 더 넓은 범위의 선택지와 상호 보완적인 해결책을 제공할 수 있다.
양자 컴퓨터가 그러하듯 확률론적 컴퓨터도 우리가 사무실이나 가정에서 사용하는 범용 컴퓨터로 발전하기에는 많은 제약조건을 갖고 있기 때문에 특정 영역에서 뛰어난 성능을 발휘하는 컴퓨터로 활용하는 것이 목적이다. 예를 들면, 서울과 같은 대도시의 교통신호등 체계를 최적화하여 교통 흐름을 더욱 원활하게 하거나 미래에 등장할 드론과 플라잉택시와 같은 도심항공교통이 안전하게 최적 경로를 실시간으로 찾는데 활용될 수도 있을 것이다.
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그러기 위해서는 최적화된 소자, 회로, 알고리즘 개발 등이 함께 필요하다. 확률론적 컴퓨터는 이제 막 시작 단계인 차세대 컴퓨팅으로 기초 연구를 통해 필요한 하드웨어와 소프트웨어의 통합적 원천기술을 선도적으로 개발해야 한다. 다양한 차세대 컴퓨팅 기술 개발이 한창인 지금 적극적인 투자가 이루어진다면 초창기 기술의 선점효과 뿐만 아니라 관련 지식재산권 확보와 나아가 기술패권 경쟁 시대의 훌륭한 자산으로서 발전 가능성이 기대된다.
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