How Quantum Computers Are Being Built

"유세프, 컴퓨터 좀 켜줄래? 뭐 좀 출력해야 해서." 유세프의 엄마가 부엌에서 불렀다. 유세프는 늘 호기심이 많아 잠시 멈춰 서서 이마를 찌푸렸다. "근데 엄마, 컴퓨터는 누가 발명한 거야? 컴퓨터가 없었을 땐 사람들이 뭘 했어?" 그는 낡은 가죽 수첩을 다리에 부딪히며 방으로 달려갔다. 특별한 발명 백과사전에서 답을 찾으려는 결심에 찬 모습이었다.

유세프가 발명가들의 포스터와 기계 모형들로 가득 찬 과학 테마의 침실로 뛰어 들어왔습니다. 그는 거의 몸을 던지듯이 책장으로 향했고, 고대의 빛나는 발명 백과사전을 움켜쥐었습니다. 그의 손가락이 표지에 닿자마자, 방은 소용돌이치는 빛깔 속으로 녹아들기 시작했습니다. 그는 숨을 헐떡이며 책을 꽉 움켜쥐었습니다. "또 시작이군!"

유세프는 비틀거리다 조약돌 위에 세게 넘어졌다. 그는 어리둥절한 채 주위를 둘러보았다. 빛나는 수정들은 사라지고, 이제 그는 이상한 장치들로 가득 찬 분주한 작업장에 둘러싸여 있었다. 중간 갈색 피부에 귀 뒤로 넘긴 중간 길이의 직모 금발 머리를 가진 어린 소년이 진공관과 전선으로 만들어진 복잡한 장치를 만지작거리고 있었다. "여기가 어디지?" 유세프는 중얼거리며 허둥지둥 일어섰다.

"새로운 견습생이로군!" 금발 소년이 헝겊으로 손의 기름을 닦으며 외쳤다. "나는 레온이야. 그리고 이건 최초의 양자 컴퓨터 중 하나지! 우리는 계산 속도를 개선하기 위해 노력하고 있어. 이런 컴퓨터가 있기 전에는 암호 해독가들이 메시지를 해독하는 데 몇 년이 걸렸어. 이제는 훨씬 더 빠르게 할 수 있지." 유세프는 눈을 크게 뜨고 쳐다보았다. "양자 컴퓨터요? 그런데 어떻게 작동하는 거죠?"

레온은 벽에 걸린 복잡한 다이어그램을 가리켰습니다. "일반 컴퓨터는 비트, 즉 영과 일을 사용합니다. 하지만 양자 컴퓨터는 큐비트를 사용합니다. 큐비트는 영, 일, 또는 동시에 둘 다 될 수 있습니다! 마치 철학자 아르투어 쇼펜하우어가 말했듯이, '재능은 아무도 맞출 수 없는 목표를 맞추고, 천재는 아무도 볼 수 없는 목표를 맞춘다'는 것과 같습니다. 양자 컴퓨팅은 이전에 불가능했던 해결책을 '볼' 수 있게 해줍니다."라고 그가 설명했습니다. 유세프는 노트에 격렬하게 뭔가를 적었습니다.

"가장 큰 난관 중 하나는," 디에고가 작업실로 들어서며 우렁찬 목소리로 말했다. "큐비트를 안정적으로 유지하는 겁니다. 큐비트는 간섭에 엄청나게 민감해요. 아주 작은 진동이나 온도 변화도 계산을 망칠 수 있습니다!" 서른 초반의 육중하고 온화한 체격에 따뜻한 색조의 밝은 갈색 피부, 그리고 자연스러운 웨이브가 있는 짧고 질감 있는 짙은 금발 머리를 가진 디에고는 크고 원통형의 장치에 달린 다이얼을 조절했다. "그래서 우리는 극저온 냉각이 필요합니다," 그가 끙 하는 소리를 내며 말했다. "절대 영도에 가깝게, 우주 공간보다 더 차갑게요!"

"그럼, 아주 작은 방해에도 모든 게 엉망이 될 수 있다는 말인가요?" 유세프가 눈을 크게 뜨고 물었다. 디에고는 고개를 끄덕이며 진지하게 답했다. "정확합니다. 우리는 액체 헬륨으로 냉각된 초전도 물질을 사용하고 있어요. 아주 섬세한 작업이죠. 하지만 이걸 한번 생각해 보세요. 이천십구년에 구글은 자신들의 양자 컴퓨터인 시카모어가 세계에서 가장 강력한 슈퍼컴퓨터로 만 년이 걸릴 계산을 이백 초 만에 수행할 수 있다고 주장했습니다! 그게 바로 우리가 풀어내고 있는 힘입니다."

갑자기 땅이 흔들리기 시작했습니다! 천장에서 먼지가 비처럼 쏟아져 내렸습니다. "지진이야!" 레온이 소리쳤습니다. 근처의 냉각 장치가 쓰러지면서 액체 헬륨이 사방으로 쏟아졌습니다. 경보가 울렸습니다. "큐비트가! 일관성을 잃을 거야!" 디에고가 소리치며 장치를 바로 세우려고 허둥댔습니다. 유세프는 백과사전에서 읽었던 공명 주파수에 대한 내용을 떠올렸습니다. 특정 결정은 진동을 흡수할 수 있다는 내용이었습니다. 그는 노트를 움켜쥐고 미친 듯이 페이지를 넘겼습니다.

"여기!" 유세프가 다이어그램을 가리키며 외쳤다. "특정 석영 결정은 진동을 상쇄하는 주파수에서 공명합니다! 큐비트 근처에 놓을 수 있다면..." 얼굴에 때가 잔뜩 묻은 디에고는 한 줄기 희망을 품고 유세프를 바라보았다. 레온은 재빨리 근처 선반에서 석영 결정 몇 개를 집어 섬세한 큐비트 주위에 조심스럽게 배치했다. 진동이 줄어들었다. 컴퓨터가 안정되었다. "해냈어!" 디에고가 외쳤다.

갑자기 작업실이 반짝이더니 유세프는 무릎에 발명 백과사전을 덮은 채 자기 방으로 돌아와 있었다. 그는 부엌으로 달려갔다. "엄마! 양자 컴퓨터가 어떻게 만들어지는지 알아요! 동시에 영과 일이 될 수 있는 큐비트를 사용해요! 그리고 우주보다 더 차갑게 유지해야 한대요! 이천이십사년까지 양자 컴퓨팅 시장이 팔십육억 달러에 달할 수 있다는 거 아세요?" 엄마는 고개를 저으며 미소 지었다. "정말 놀랍구나, 유세프! 자, 이제 그 인쇄 말인데... 계속!"