Quantum Computing News

양자 컴퓨팅의 아버지 데이비드 도이치 (David Deutsch), 그는 누구인가?

6월 2, 2020

퀀텀 컴퓨팅의 아버지라 불리는 그에 대해 알아보자. 물론, 퀀텀 컴퓨팅이라고 할때 데이비드 도이치가 제일먼저 떠오르지 않을수도 있고, 그가 퀀텀 컴퓨팅 아이디어를 처음으로 착안한 것도 아니다 (리차드 파인만이 적절할 듯). 그러나 퀀텀 컴퓨터가 기존의 고전 컴퓨터에 비해 확실히 속도면에서 우위에 있다는 점을 증명하여 퀀텀 컴퓨팅을 한 차원 끌어올렸다는 점에는 이견이 없을 것이다. 

데이비드 도이치가 한 일

Josza라는 이름이 함께 들어간 바로 그 알고리즘부터 보자. 이른바 Deusch-Jozsa 알고리즘은 매우 중요한데, 퀀텀 컴퓨터가 고전적인 기존 어떤 하드웨어보다 일부 계산을 탁월하게 빠른 속도로 실행할수 있다는 것을 보였기 때문이다. 후에 Grover와 Shor 역시 퀀텀의 속도가 주는 이점에 대한 다른 알고리즘을 제시한다. 이 알고리즘은 수를 간단하게 나누도록 하여, 공개 키 암호화에 기반한 대부분의 보안 프로토콜을 약화시킬 수 있기에 각광을 받았다. 데이비드 도이치가 아니었다면, 이 분야에 관심이 적어 미래에 학문의 발전까지 이어지지 못했을 것이다. 퀀텀의 속도가 기존방식에 대해 어떤 이점이 있는지를 제시하는 알고리즘을 찾아내는 경주는 계속되는 중이다. 

Deutsch-Jozsa 알고리즘은 퀀텀 컴퓨터가 기존 고전 컴퓨터에 탁월한 우위성이 있음을 보이면서 양자물리학에 의해 뒷받침된 원칙들이 전통적인 컴퓨팅에서 가능하지않았던 계산을 활용하는데 쓰일수 있음을 증명했다. 이 알고리즘은 블랙박스 혹은 오라클(Oracle), 또 고전 알고리즘에서 요구되는 Multiple calls 대신에 Single call 쿼리를 활용하는 능력을 요구한다. 낯설지만 이는 즉 전통적인 기존 셋업이 Deutsch-Jozsa 알고리즘이 적용될 수 있는 타입의 쿼리로 조작될 수 있다는 것, 따라서 퀀텀 speed-up이 발견될 수 있다는 것을 의미한다. 자세한 사항은 생략하지만 이 알고리즘의 탄생이 시작이었음은 틀림없다. 정확한 set-up에 대해 궁금한 분들은 여기 수많은 책들이 자세한 정보를 제공하고있으니 보시기 바란다. 

데이비드 도이치의 현재

데이비드 도이치는 현재 옥스포드의 퀀텀 컴퓨테이션 센터(the Center for Quantum Computation)의 물리학 방문교수로 재직 중이다. 그는 옥스포드 Clarendon Laboratory의 이 컴퓨테이션 센터의 창립 멤버이기도 하다. 

그는 여러번 TED에 출현하여 퀀텀 외 주제, 이를테면 종의 생존같은 주제에 대해서도 강연한 바 있다. 최근 주제는 어떻게 인류가 지난 수십억년 동안의 단조로운 과거를 벗어나 어떻게 매우 다양한 미래를 만들어낼 수 있을지에 대한 이야기였다. 매우 흥미롭고 재밌으면서도 공상과학 같은 이야기다. 놀랄 준비 하시라! 

데이비드 도이치의 책

데이비드 도이치의 퀀텀에 대한 기본적인 생각과 철학에 대해 이해하는 방법은 그가 저술한 책 두권을 읽어보는 것이다. The Fabric of Reality와 The Beginning of Infinity-는 텍스트북은 아니기에 호기심 많은 독자들이 접근해볼만 하다. 하지만 꽤 깊은 물리학 지식 및 양자 물리학에 대한 철학적 이해가 요구된다. 

    The Beginning of Infinity: 2012년에 출간된 이 심오한 책에서 데이비드 도이치는 퀀텀에 대해 현재 우리가 이해하는 가장 깊은 영역을 건드린다. 구매는 여기서.

    The Fabric of Reality: 1998년에 나온 이 책은 양자이론 및 컴퓨테이션, 지식과 진화이론을 융합한 아이디어의 산물이라 할 수 있다. 우리가 살고있는 이 세계 너머에 대한 이해를 넓히고 싶다면, 여기서 구매할 것.

Everett주의자, 데이비드 도이치.

무슨주의자?? 이해가 안되신다면 다세계와 Hugh Everett을 여기서 소개해야 할 것 같다. Hugh Everett은 양자 물리학의 다세계해석을 주장하는 이들 중 한 명이다. 기본적으로 과학자들은 양자역학의 기이함을 해석하는 방식에 대해 다양한 관점을 갖고 있는데, 그 중 하나가 바로 다세계 이론이라는 논쟁의 여지가 있는 이론이다. 간단히 말하면, 파동함수가 붕괴한다는 ‘널리 알려진’ 관점 대신에, 다세계 해석은 (Many-worlds interpretation: MWI) 우주파동함수는 실재하고(코펜하겐 해석) 파동함수붕괴는 없다는 양자역학 해석이다. 이 해석을 따라가면 양자 측정에서 가능한 모든 결과가 물리적으로 어떤 ‘세계’ 혹은 ‘우주’에서 나타난다는 다소 낯설고 불편한 결론에 이르게 된다. 

다세계 (Many Worlds)?

데이비드 도이치의 다세계이론 및 양자해석철학의 기초를 제공하는 책(Everettian). 여기서 구매가능. 

데이비드 도이치의 동료들?

예상할수 있듯, 데이비드 도이치는 동료 석학들의 인정을 받고있으며 왕립사회(Royal Society)의 멤버로도 활동하고 있다. 또한 Charles Bennet(양자암호학) 및 Peter Shor(인수분해 알고리즘으로 유명한)과 같은 저명한 연구자들과 함께 “양자정보과학의 기초를 다진 업적”으로 Dirac 메달을 수여한 바 있다.

비교할만한 대상

비교가 쉽지않지만, 데이비드 도이치는 현대의 앨런 튜닝이라고 불릴 수 있을 것 같다. 한 명은 고전적으로 또 한명은 양자적인 방식이지만, 결국 어떻게 컴퓨테이션을 실행하는지 세상에 보여줬다는 공통점이 있으니까. 또 후대 연구자들에게 양자 물리학과 양자 컴퓨팅의 활용을 통해 우주의 진실을 파헤치도록 영감을 줬다는 점에서 리차드 파인만에 비견할 만 하다. 

퀀텀컴퓨터가 속도면에서 근본적인 우위가 있다는 점이 밝혀지지 않았다면 오늘날 우리가 퀀텀 컴퓨팅이라고 부르는 분야는 아예 존재하지 않았을지도 모른다. 

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