컴퓨팅
양자 큐비트는 과대평가된 것일까? 합리적 물리학 논쟁
양자 컴퓨터는 컴퓨팅 혁신 분야에서 가장 유망하면서도 가장 혼란스러운 영역입니다. 한편으로 양자 컴퓨터는 기존 방식으로는 불가능한 계산을 수행할 수 있게 해 줄 것으로 기대되며, 때로는 일반 컴퓨터의 모든 규칙과 한계를 뛰어넘는 것처럼 보이기도 합니다.
반면, 양자 컴퓨터는 구축이 매우 어렵고, 연산 능력을 유용한 수준으로 확장하는 것 또한 쉽지 않습니다. 또한 양자 물리학에 대해 우리가 아직 이해하지 못하는 부분이 많아 양자 컴퓨터는 예상치 못한 문제에 취약한 상태입니다. 예를 들어, 양자 중력에 대한 제대로 된 이론은 수십 년 동안 정립되지 못했는데, 이는 양자 역학에 대한 우리의 이해에 심각한 결함이 있음을 시사할 수 있습니다.
양자 물리학 자체에서 비롯된 근본적인 한계라는 이 마지막 개념은 최근 혼돈 이론과 기후 연구로 잘 알려진 옥스퍼드 대학교의 팀 팔머 연구원에 의해 더욱 자세히 설명되었습니다.
그는 양자 공간의 근본적인 수학적 속성이 양자 컴퓨터의 실제 성능을 이전에 생각했던 것보다 훨씬 더 제한할 수 있다고 생각합니다.
그는 자신의 연구 결과를 권위 있는 과학 저널인 PNAS에 발표했습니다.1, 제목 아래 '합리적인 양자 역학: 양자 컴퓨터를 이용한 양자 이론 검증".
양자 컴퓨터 열풍의 실체를 파헤쳐 봅시다: 양자 컴퓨터는 어떻게 작동할까요?
팔머 교수의 아이디어를 논의하기 전에 양자 컴퓨터를 특별하게 만드는 요소가 무엇인지 이해하는 것이 유용할 수 있습니다.
핵심은 일반 컴퓨터처럼 1과 0의 값을 갖는 "개별적인" 비트 대신, 양자 컴퓨터의 큐비트는 양자 중첩과 양자 얽힘을 나타낸다는 점입니다.
간단히 말해, 각 큐비트는 본질적으로 더 복잡한 정보를 동시에 저장할 수 있으므로 복잡한 수학 행렬을 이용한 계산이 더 쉬워집니다.
따라서 칩이나 배터리 전극 내 전자 또는 원자의 스핀 값과 같이 각 데이터 포인트에 대해 가능한 값이 많은 복잡한 데이터 세트의 경우, 양자 컴퓨터는 큐비트가 추가될 때마다 용량이 기하급수적으로 증가하면서 점점 더 복잡해지는 데이터를 처리할 수 있습니다.
반면 일반 컴퓨터는 한 번에 하나의 용량, 즉 하나의 비트만 추가할 수 있으므로 새로운 데이터 포인트가 추가될 때마다 계산이 기하급수적으로 복잡해져서 빠르게 감당할 수 없게 되고, 이러한 복잡성의 급증은 최고의 일반 슈퍼컴퓨터조차도 감당할 수 없게 만듭니다.
적어도 그것이 주류 양자 물리학의 작동 방식에 대한 이론이며, 뒷받침되는 내용입니다. 하지만 팔머 교수는 이것이 사실이 아니라고 주장합니다.
양자역학 vs. 합리적 양자물리학(RaQM)
힐베르트 공간이란 무엇인가? 양자역학의 틀
양자 물리학의 "주류" 개념들은 일반적으로 "양자 역학"(QM)이라는 용어로 묶이며, 양자 규모에서 발생하는 복잡하고 종종 직관에 반하는 현상들을 설명합니다.
양자 컴퓨터와 관련된 핵심 요소는 바로 이러한 개념입니다. 힐베르트 공간이 개념은 우리가 익숙한 2차원 또는 3차원 공간을 임의의 차원으로 확장하고, 대부분의 양자 물리학이 구축되는 수학적 틀을 만들어냅니다.
“힐베르트 공간은 선형 기하학에서 무한 차원의 공간을 정의하는 수학적 개념입니다. 다시 말해, 2차원 및 3차원 공간에 한정되었던 기하학적 개념을 확장하여 무한 차원에서 사용할 수 있도록 만든 개념입니다.”
양자 물리학의 매우 기본적인 도구이기 때문에 거의 의문을 제기받지 않습니다. 그리고 실험적으로 확인된 양자 물리학의 예측 대부분을 가능하게 해준 개념이므로, 전반적으로 확실히 "참된" 개념입니다.
“힐베르트 공간은 양자 역학과 같은 분야에서 매우 중요하며, 미시적 규모에서 입자의 행동을 이해하기 위한 수학적 틀을 제공합니다. 여기에는 양자 시스템이 시간에 따라 어떻게 진화하는지를 설명하는 슈뢰딩거 방정식과 같은 복잡한 방정식을 푸는 데 응용되는 것도 포함됩니다.”
고전적인 해석에 따르면, 힐베르트 공간의 차원 수는 양자 컴퓨터에서 사용되는 큐비트 수에 따라 기하급수적으로 증가합니다. 이러한 해석은 힐베르트 공간의 연속성이라는 전제에 전적으로 의존하는데, 바로 이 전제에 파머 교수가 이의를 제기하고 있는 것입니다.
합리적 양자 물리학: 연속체에 대한 도전
옥스퍼드 물리학자가 발표한 이론은 힐베르트 공간이 실제로 그런 방식으로 작용한다는 것에 이의를 제기하며, 양자 중력의 모호함을 그 가능성의 근거로 제시합니다. 그는 자신의 이론을 "합리적 양자 역학(RaQM)"이라고 부릅니다.
"우리는 양자역학의 상태 공간이 연속적인 성질을 띠지만 본질적으로는 불연속적인 어떤 것을 근사한다는 개념에 기반한 양자 물리학 이론을 소개하고, 그러한 불연속성의 원인이 중력이라고 주장합니다."
그의 아이디어는 힐베르트 공간이 실제로 입자 구조를 가지고 있지만, 중력이 다른 기본 물리력에 비해 매우 약하기 때문에 공간이 극히 작다는 것입니다. 그는 이러한 아이디어를 관련 과학 논문에서 더욱 발전시켰습니다.2 "라는 제목의양자역학의 미스터리 풀기: 자연이 연속체를 혐오하는 이유".
수학적 세부 사항은 생략하고 간단히 말하자면, 양자 상태는 특정 "유리수" 관측량에 대해서만 정의된다고 여겨집니다. 이는 허수 √(-1)이나 쿼터니언과 같은 복소수에 대한 약간 다른 이해로 이어지며, 이를 통해 양자역학(QM)과 비교하여 라즈베리 양자역학(RaQM)에서 양자 상태를 보다 현실적으로 해석할 수 있습니다.
파머 교수의 말처럼, 그의 이론은 슈뢰딩거의 고양이처럼 양자 물리학의 유명한 역설들을 몇 가지 해소해 줍니다.
"RaQM에서는 고양이가 더 이상 동시에 살아있으면서 죽어있는 상태가 아닙니다."
1,000큐비트 한계: 미래를 위한 실질적인 함의
초강력 양자 컴퓨터의 핵심 전제는 큐비트를 추가할수록 수학적 문제를 해결하는 데 사용할 수 있는 "차원"이 늘어난다는 것입니다. 이러한 가정은 시스템에 큐비트가 추가될수록 힐베르트 공간에 무한한 "새로운 데이터 저장 공간"(차원)이 생긴다는 아이디어에 기반합니다.
따라서 팔머 교수의 아이디어는 양자 컴퓨터에 중대한 영향을 미칠 것입니다.
만약 이것이 사실이라면, 양자 상태의 정보량은 큐비트 수에 비례하여 선형적으로 증가하는 것이지, 이전에 생각했던 것처럼 기하급수적으로 증가하는 것이 아니므로, 양자 컴퓨터의 가장 중요한 전제가 무너지는 것입니다.
"얽힌 큐비트의 수가 임계점을 넘어서면, 양자 상태에는 힐베르트 공간의 각 차원에 1비트의 정보조차 할당할 수 없을 정도로 정보가 부족해집니다. 이러한 상황이 발생하면, 힐베르트 공간 전체를 활용하는 양자 알고리즘은 고전 알고리즘에 비해 양자적 이점을 더 이상 갖지 못하게 됩니다."
이 논문은 양자 컴퓨터의 오류 수정 큐비트 수가 수백 개에서 최대 1,000개를 넘어서면 이러한 임계값에 도달할 수 있다고 추정합니다.
이는 중요한 수준의 암호화를 해독하는 데 필요한 예상 임계값보다 훨씬 낮은 수치라는 점에 유의해야 합니다. 예를 들어, 2048비트 RSA 키를 해독하려면 4,099큐비트가 필요합니다. 쇼어 알고리즘양자 알고리즘은 실용적인 목적에 가장 유용할 가능성이 높습니다.
만약 팔머 교수의 주장이 맞다면, 이는 암호화 기술이 오늘날 우리가 알고 있는 양자 컴퓨터로부터 영원히 안전하다는 것을 의미할 수 있습니다.
많은 양자 컴퓨터 프로토타입이 이러한 한계에 근접하고 있는 가운데, 단독으로 또는 네트워킹을 통해머지않아 이 생각이 사실인지 아닌지 알게 될 것입니다.
"'양자역학은 지금까지 제기된 모든 실험적 난제를 해결해 왔습니다. 따라서 본 논문에서는 양자 기술 로드맵을 믿는다면 몇 년 안에 수행될 수 있는 실험을 제안합니다. 이 실험은 RaQM을 양자역학과 비교 검증하는 데 사용될 것입니다.'"
만약 이 개념이 사실로 입증된다면, 양자 컴퓨터의 잠재력을 제한하는 것을 넘어 양자 물리학에 중대한 영향을 미칠 수 있습니다. 이는 양자 컴퓨터의 실질적인 응용 분야가 이전에 기대했던 것보다 제한적일지라도, 양자 컴퓨터를 매우 중요한 존재로 만들 수 있습니다.
"양자 컴퓨터가 양자 역학의 후속 이론을 찾는 실험을 제공할 뿐만 아니라, 더 나아가 양자 물리학과 중력 물리학을 통합하는 이론을 찾는 데까지 기여한다면, 이는 지난 수년간 양자 컴퓨팅 연구에 쏟아온 모든 노력에 대한 매우 훌륭한 결과가 될 것입니다."
전략적 투자 핵심 요점: 양자 위험 관리
이 새로운 개념은 아직 입증되지 않았으며, 실제로 양자역학에 대한 물리학자들의 합의와는 완전히 다른 급진적인 주장입니다. 따라서 현재로서는 매우 흥미롭지만 입증되지 않은 이론일 뿐이며, 이론 수학계에만 존재하는 이론입니다.
하지만 양자 컴퓨팅 관련 주식에 투자하는 사람들은 이 점에 주목해야 합니다. 이는 양자 물리학이 아직 완전히 이해되지 않았으며, 놀라운 새로운 가능성과 실제 응용 분야에서의 한계를 모두 내포하고 있음을 상기시켜 주기 때문입니다.
또 다른 중요한 점은 암호화 기술이 양자 컴퓨터로부터 영구적으로 안전하다면, 최근 양자 컴퓨터 위협으로 어려움을 겪었던 비트코인 역시 안전하다는 것입니다. 양자 컴퓨팅의 발전으로 곧 "무너질" 것이다.이는 우리가 "에서도 다룬 주제입니다"양자 컴퓨팅 이후 투자 분석: 2026년 최고의 주식 10선".
따라서 두 가지 위험 요소를 서로 비교하여 균형을 맞추는 것이 합리적일 수 있습니다.
- 양자 컴퓨터의 큐비트 수가 1,000개를 넘는 최대 한계점에 도달하면 비트코인은 안전해지고, 비트코인 가격 하락을 부추겼던 요인들도 사라질 것입니다.
- 만약 파머 교수의 예측이 틀렸다면, 양자 컴퓨터는 포트폴리오에서 비트코인 부분을 위협할 수도 있겠지만, 암호화 분야와 물질 세계에 대한 더 깊은 이해 모두에서 상상하기 어려운 놀라운 계산 능력을 발휘할 수도 있을 것입니다.
따라서 양자 컴퓨팅 관련 주식과 암호화폐를 혼합한 포트폴리오가 두 가지 가능성 모두에 대한 최적의 대비책이 될 가능성이 높습니다.
양자 컴퓨팅 투자에 대해서는 상담을 통해 알아보실 수 있습니다. 허니웰과 그 양자 컴퓨팅 자회사에 대한 투자 보고서입니다. 양자또는 저희 기사 "5년 최고의 양자 컴퓨팅 회사 2025곳".
참조 :
1팀 팔머. 합리적인 양자 역학: 양자 컴퓨터를 이용한 양자 이론 검증. PNAS. 123(12) e2523350123. 2026년 3월 16일. https://doi.org/10.1073/pnas.2523350123
2팀 팔머. 양자역학의 미스터리 풀기: 자연은 왜 연속체를 싫어하는가? 왕립학회 회보. 2 월 18, 2026. https://arxiv.org/abs/2602.16382
