Kitty Yeung 박사는 퀀텀 교육을 위해 인상적인 일을 해오고 있습니다. 카툰 형식으로 큐비트, 퀀텀 게이트, 퀀텀 알고리즘 등에 대한 정보를 제공하는데요, 그 인기가 상당합니다. 마이크로소프트에서 시니어 프로그램 매니저 (Senior Program Manager) 로 일하는 Kitty Yeung 박사를 만나 물었습니다. 그녀가 어떻게 과학과 예술, 교육에 대한 열정을 아우르고 있는지!
QZ: 어떤 과정으로 양자 컴퓨팅 관련 마이크로소프트(Microsoft) 사의 시니어 프로그램 매니저가 되었나요?
KY: 저는 학사과정 (University of Cambridge) 및 박사과정 (Harvard University)에서 응집물질물리학을 전공하고 저온물리학과 광전자공학을 포함하는 다양한 실험에 전념해왔습니다. 제 박사논문은 Engineering Plasmonic Circuits in 2-Dimensional Electron Systems이었어요.
제 첫번째 직장은 Intel에서 시작이었고 실리콘 포토닉스 하드웨어 컴포넌트 엔지니어로 일했습니다. 하지만 여러 내부 프로젝트, 창업을 통해 경험을 쌓을 수 있었는데요. 내부 스타트업을 결성하고, 웨어러블 테크놀로지를 만들고, UX 디자인, 기술 교육을 위한 자료를 만들고 저만의 패션 브랜드를 만드는 일 등을 했습니다.
그리고 마이크로소포트에 매니저, 실리콘밸리의 The Garage 프로그램의 크리에이티브 기술자로 이직하기 전까지- 인텔의 메이커 그룹에서 UX 디자이너로 일하고 Intel Labs에서 리서치를 했습니다. 그곳에서 근로자들의 아이디어를 현실로 만드는 프로젝트를 지원하는 일을 하면서 제가 관심있어하던 분야-패션 테크와 양자 컴퓨팅-에 대한 연구를 계속해왔죠.
The Bay Area Quantum Computing Study Group 이라는 스터디그룹을 시작하고 양자 컴퓨팅에 대한 전문가를 초빙해 강연 및 대담을 주관하기도 했습니다. 저와 동료들도 배우면서요 (이에 관해서는 여기를 읽어주세요). 이런 노력들이 Quantum Systems group으로부터 주목받기 시작했고, 개인적인 사정으로 유럽으로 오게되면서 이 그룹에 고용되어 양자 컴퓨팅에 대한 글로벌 교육연구에 주력하게 되었습니다.
QZ: 패션과 예술, 양자 컴퓨팅의 결합이라니 흔하지 않은 배경인데요. 테크놀로지 혹은 예술 중에 어디에 더 끌리나요? 두 분야에 충돌점이 있다면 어떻게 해결하는지? 어떻게 이런 다양한 열정을 마이크로소프트 사에서 일하면서 융합시키고 잇나요?
KY: 모든 경험이 도움이 되고있어요. 실험실에서 물질의 근본적인 양자적 성질을 연구해왔기 때문에 한편으로는 고향에 돌아온 기분이기도 하거든요. 또 제 아티스트적인 성격은 다양한 이유로 양자 컴퓨팅을 배우러 오는 다양한 배경의 사람들과 소통하는데 도움이 되기도 합니다.
제가 제일 좋아하는 분야는 자연 Nature이구요, 자연은 과학과 예술을 아우르는 개념이죠. 어렸을때부터 이 두 분야는 저에게 뗄수 없는 존재였습니다. 중학교때 물리학을 처음 배우면서 환희를 느꼈는데요. 물리학은 어떻게 우주가 작동하고 어떻게 우리가 지구 상의 것들을 정립해나가는지 가르쳐주는 분야인것 같아요. 또 이 물리학이 바로 제가 자연 속에서 예술적 아름다움을 보도록 도와줍니다. 물리학이 요구하는 지적인 도전을 고려했을때, 직업적으로는 물리학에 집중하면서 사이드로 예술을 병행해야겠다고 생각했죠.
과학과 예술은 세계에 대한 우리의 이해를 넓혀주고 좀더 실용적인 분야인 엔지니어링 및 디자인에 영감을 주기도 합니다. 그 접점에서 우리는 사람들이 사랑하고 필요로하는 것들을 창조할수 있다고 생각합니다. 저는 이러한 접점에서 일하려하고 제 직업은 이러한 제 열정을 쫓도록 도와주죠.
QZ: 양자 컴퓨팅의 개념에 대한 이 기발한 그림들을 봤는데요. 어떻게 이런 작업이 나왔는지 궁금합니다. 이 코믹북을 어디서 구할수 있죠? 언제 나온 책인가요?
KY: 양자 컴퓨팅은 매우 흥미로운 주제임에도 불구하고 많은 사람들이 수학과 물리학에 압도되어 접근하지 못하고 있습니다. 제가 처음 이 주제를 배우기 시작했을때 많은 미디어들이 양자 컴퓨팅에 대한 설명을 단순화하여 보도하는 것을 보았는데 많은 경우 단순화된 표현이 아무것도 설명을 하지 않고 있거나 혹은 대중 일반에 잘못된 정보를 전하는 경우도 있었습니다. 하지만 교과서나 논문자료는 전문적인 학계의 사람들을 겨냥한 텍스트라 일반인들이 이해하기 어려운 문제가 있죠. 이러한 문제는 과학계에 빈번한 문제인데요. 우리 과학자들이 일을 제대로 못하고 있거나 대중 일반과 교류할 시간을 내지 못하고 있기 때문입니다. 저는 제가 할수 있는 방식으로 돕고싶었어요 – 최첨단 기술을 재미있게 소개하는 카툰을 만들어 보는게 어떨까? – 이런 동기로 소셜미디어에 카툰을 포스팅하기 시작했고 Hackaday.io에서 매주 30분 씩 수업을 해보기로 했죠 (이에대한 자료는 제 소셜미디어와 유투브 채널에서 찾으실 수 있습니다). 책으로 나오면 사람들이 더 좋아할까요? 출판 관련자들과 더 이야기해볼 예정입니다.
QZ: 양자 컴퓨팅과 그 컨셉은 사실 이해하기 매우 어려운 부분인데요. 퀀텀 테크놀로지에 대한 과학적 이해를 넓히고자 하는 노력에 박수를 보냅니다. 어떻게 만화를 그려낼 생각을 하셨는지요?
KY: 저는 항상 그리기를 좋아했고 (Kitty의 포트폴리오는 여기서 보실수 있습니다) 그래서 만화를 매개로 정하는게 당연하게 여겨졌어요. 물리학 공부-단어들-방정식들-일러스트레이션이 하나가 되야 하는데요. 우리가 물리학을 정말 이해하는지 알기위해서는 방정식을 언어들로 해석할수 있어야하고, 언어를 일러스트레이션으로 축약해야하고, 그 일러스트레이션을 방정식과 함께 그려내야합니다. 무엇하나가 부족하게되면 효과가 떨어지게 됩니다. 저는 오해를 살만한 클리셰는 가급적 피하고 퀀텀 컴퓨터를 사람들이 사용하기위해 필요한 정보를 주려고 노력하고 있습니다. 현재까지는 초기 개념, 하드웨어 정도를 완성한 단계고 알고리즘을 설명하기 시작했습니다. 사람들이 Q#에서 작성한 퀀텀 프로그램들을 보내고 있는데요 (저는 수업에서 마이크로소프트 사가 개발한 Quantum Katas 를 쓰고 있습니다). 사람들이 배우는데 도움이 되고있는 것 같아 매우 기쁩니다.
QZ: 양자 컴퓨팅을 사람들에게 알리기 위해 많은 노력을 하고 계시는데요. 다음 스텝은 어떤 것일까요? 현재 관련한 프로젝트 외에 다른 교육관련 일들을 더 하고싶으신가요?
KY: 제 주 업무는 양자컴퓨팅에 관한 교육을 하는 것이에요. Microsoft Learn에 최근에 두 개의 강좌 모듈을 올렸습니다. (아래 참조)
- Create your first Q# program by using the Quantum Development Kit
- Solve optimization problems by using quantum-inspired optimization
사람들이 한번 시도해보고 양자컴퓨팅을 배우는게 어떤지 도전해봤으면 합니다. 카툰 프로젝트는 개인적으로 재미삼아 한 부분이구요. 제 배경이 리서치 과학자이다보니 아무래도 사람들이 해보지않은 분야를 건드리는 경향이 있고. 거기에 항상 교육적인 요소가 있더라구요.
QZ: 퀀텀컴퓨팅의 전망이 매우 기대되는데요. 향후 5년에 어떤 예측을 갖고계시나요? 예측은 어렵지만 이 분야가 어디로 가고있는지 말해주실수 있을까요? 우리가 새로운 알고리즘의 발견을 기대해도 될까요?
KY: 제 예측은 아니지만, 현재 많은 분야에서 이미 각자의 문제를 해결하기위해 양자 컴퓨팅을 도입하고 있거든요. 기존 산업들이 새로운 테크놀로지에 적응하고 현재 문제해결방식을 바꾸어 나가는데 보통 10년 20년이 걸려요. 그러니 지금이 시작해야할 타이밍이죠. 하드웨어와 알고리즘에 많은 발전이 있었는데요. 알고리즘은 보통 특정 문제를 해결하기위한 것이라면 하드웨어는 클라우드로 접근되고 있어요. 여기에 대해서는 Azure Quantum 웹사이트에서 더 자세히 알아보실 수 있을겁니다.
QZ: 퀀텀 컴퓨팅에서 사람들이 어려워하는 어려운 개념들은 무가 있을까요? 사람들이 어려워할만한 개념들에 대한 통찰을 좀 주실 수 있을까요? 또 생각보다 쉬운 개념들은 뭐가 있을까요?
KY: 양자컴퓨팅은 양자역학에 비하면 훨씬 쉬운 편이에요. 사실, 배우기 시작하는 단계라면 양자역학에 대해서는 잘 몰라도 상관없습니다. 양자 컴퓨팅은 양자역학에서 세가지 개념을 가져와 쓰는데요 : 중첩(superposition), 간섭(interference) 그리고 얽힘(entanglement) 입니다 -간섭과 얽힘은 중첩의 결과입니다-. 보통 대중서에 이 개념들이 쉽게 설명되어 있지 않아요.
보통 중첩이 “0과 1이 동시에”라고 설명되곤 하는데요. 그게 아니라 중첩은 |0>과 |1>의 퀀텀 상태가 선형결합이 된 것을 의미합니다. 큐비트가 |0>상태에 있을 어떤 확률, 그리고 |1>에 있을 확률이 있다는 말이죠.
간섭은 0과 1을 특정 확률과 함께 보여주는 이유임에도 잘 언급이 되지않고 있어요. 모든 가능한 상태의 중첩으로서 각 상태는 positive, negative 혹은 Complex phase의 진폭이 있고, constructive 그리고 destructive 간섭이 일어날 수 있습니다. ‘얽힘’은 ‘두 큐비트가 얽혔을때 하나를 바꾸면 다른 하나가 즉각적으로 변한다. 비록 그들이 멀리 떨어진다고 해도’ 라는 설명이 종종 나오곤 하지만 틀린 표현입니다. 얽힘은 이러한 얽힌 큐비트들의 측정결과가 상호 연결되어있다는 의미입니다. 하나를 바꾸면 다른 하나가 즉각적으로 변하지 않습니다. 여기에 ‘거리’는 관련되지 않았고, 따라서 그 효과는 서로 떨어진다고 해서 변경되는 것이 아닙니다. 이 단어들이 어렵게 느껴진다면 제 카툰을 보고 시각적으로 이해하려고 해보세요. 이 외에도 오용되는 개념들이 있는데요. 그 목록들을 여기서 보실 수 있습니다.
이러한 혼란스러운 것들이 정리되면, 큐비트 상호작용을 설명하기위해 수학을 쓰는데요 (선형대수). 배우실때 이게 조금 장벽이 될 수는 있으나 선형대수에 정통할 필요까지는 없습니다. 행렬연산이나 복소수가 대부분이거든요. 실제이해하기 어려운지 보다는 심리적으로 얼마나 장벽을 느끼는지가 더 방해가 되는 것 같습니다 (배우면 본인이 이해할수 있을것이라는 믿음이 없다면 제 만화를 본다고 해도 도움을 받지 못할겁니다).
수학에서 헤매게 하는 부분이 또 알고리즘이죠. 알고리즘이 뭘 하려고하는지 한발짝 떨어져서 거시적으로, 직관적으로 보려는 습관을 기르시는게 좋습니다. 가령 어떻게 알고리즘이 간섭과 얽힘을 이용하는지 등이요. 보통 처음에는 어렵습니다. 방정식들을 도출해내는 연습, 그림을 그리는 연습, 코드를 짜보는 연습을 할 필요가 있구요. 알고리즘을 다양한 각도에서 접근할수 있게된다면 이해에 도움이 될것입니다. 제 수업이나 만화가 꽤 도움이 될거에요.
하드웨어는 응집물질물리학에 대한 지식을 요구하는 유일한 분야입니다. 하지만 전기공학에 배경지식이 있다면 어떻게 큐비트가 만들어지는지 이해할수 있을겁니다. 배워서 하드웨어에 전문가가 되려는 것이 아닌 이상 일반적인 이해로도 충분합니다. 제가 하드웨어에 대한 강좌를 여기서 열고 있습니다.
QZ: 양자컴퓨팅 분야에 진입하고싶은 사람들을 위한 조언이 있다면요? 꼭 STEM (과학/기술/공학/수학) 전공자여야 할까요?
KY: 네. STEM의 어떤 분야를 전공했던 도움이 될거에요. 위 질문에 대한 답변이 첫번째 질문에 대한 답이 될 것 같네요.
Kitty 박사님과 퀀텀 컴퓨팅 프로젝트 및 예술과 과학의 접점으로의 ‘벤쳐’에 관심이 있으시다면 아래 링크를 참조해주세요.
- https://hackaday.io/project/168554-introduction-to-quantum-computing
- A renaissance women in the 21st century.
놀라운 통찰력과 양자 컴퓨팅을 배우고 싶어하는 우리 세대에 신선한 영감을 준 Kitty에게 감사를 전합니다.
Kitty Yeong 박사님의 작업이 책으로 나올 준비가 되었습니다! 관심있는 출판관계자 분들은 저희 QZ 혹은 Kitty 박사님에게 연락부탁드립니다!
