정지훈의 양자 컴퓨터 강의

양자를 쉽고, 넓게 배울 수 있는 최고의 입문서이다. 중첩, 얽힘, 큐비트 같은 양자 컴퓨팅의 핵심 개념을 어려운 수식 없이 비유와 그림으로 풀어내고, 초전도·이온 트랩·중성 원자·광자·위상학적 큐비트 등 5가지 구현 기술의 원리와 장단점을 정리해 양자 컴퓨터의 구조와 흐름을 입체적으로 이해할 수 있도록 구성했다.

양자를 가장 쉽게, 가장 입체적으로 배우는 구조적 입문서
『정지훈의 양자 컴퓨터 강의』는 양자 기술의 개념부터 구현 방식, 산업적 흐름까지 8장으로 구성된 체계적이고 입체적인 입문서다. 독자의 눈높이에 맞춘 설명과 단계적인 흐름을 통해 비전공자도 양자 컴퓨팅의 전체 그림을 자연스럽게 이해할 수 있도록 설계되어 있다.

★ 이 책의 구성
1장. 양자 컴퓨팅, 세상을 바꿀 혁신의 시작
자 컴퓨터가 기존 컴퓨터와 어떻게 다른지, 그리고 왜 지금 이 기술이 중요한지를 설명한다. 중첩, 얽힘 등 양자역학의 핵심 개념을 통해 양자 컴퓨팅의 작동 원리를 이해하고, 기술의 발전 과정과 역사적 흐름을 짚는다. IBM, 구글 등 주요 기업의 참여와 기술 경쟁 배경을 통해 현재 위치를 조망하고, 왜 지금 양자 컴퓨팅에 주목해야 하는지를 살펴본다.

2장. 양자 컴퓨터 하드웨어, 큐비트는 어떻게 만들어질까
양자 컴퓨터의 핵심인 큐비트가 무엇인지, 그리고 이를 어떻게 구현할 수 있는지를 다룬다. 초전도, 이온 트랩, 중성 원자, 광자 등 다양한 방식의 큐비트 구현 기술과 각 방식의 장단점을 비교한다. 큐비트의 안정성과 확장성을 확보하기 위한 기술적 과제도 함께 살펴본다. 마지막으로 구글, IBM, 인텔 등 기업들이 어떤 하드웨어 전략을 통해 경쟁하고 있는지를 분석한다.

3장. 양자 컴퓨터의 소프트웨어: 알고리즘과 프로그래밍
양자 알고리즘의 기본 원리와 고전 컴퓨팅과의 차이를 살펴보고, 쇼어 알고리즘, 그로버 알고리즘 같은 대표적 사례를 통해 양자 컴퓨팅의 계산 방식이 어떻게 다른지를 이해한다. 이어서 키스킷, 써크, 브라켓 등 주요 프레임워크를 이용한 양자 프로그래밍 방식을 소개하고, 클라우드 기반 양자 개발 환경에서 실제로 프로그래밍이 어떻게 이뤄지는지도 배운다. 또한 양자 소프트웨어 생태계를 이끄는 주요 기업들의 전략과 기술 트렌드도 함께 조망한다. 알고리즘부터 개발 환경, 산업 흐름까지 양자 소프트웨어 전반을 통합적으로 다룬다.

4장. 양자 통신: 해킹할 수 없는 미래 통신망
양자 컴퓨터가 초래할 보안 위협을 소개하며, 이를 해결하기 위한 대안으로 양자 통신 기술의 기본 원리를 다룬다. 양자 키 분배(QKD)를 중심으로 한 통신 구조와 그 강점을 설명하고, 글로벌 기술 경쟁과 실제 상용화 동향을 짚는다. 양자 통신 네트워크 구축에 필요한 기술 과제, 주요 기업들의 전략도 함께 살펴본다. 궁극적으로는 ‘양자 인터넷’이라는 미래형 통신망이 어떻게 현실화될 수 있는지까지 조망한다.

5장. 양자 컴퓨팅, 현대 암호를 해체하다: 블록체인과 디지털 경제의 미래
양자 컴퓨터가 기존의 공개키 기반 암호체계를 무력화할 수 있다는 가능성을 짚으며, 암호화폐와 블록체인 보안에 어떤 위협이 있는지를 살펴본다. 이를 해결하기 위한 대안으로 ‘양자 내성 암호(PQC)’가 어떻게 작동하고 현재 어떤 방식들이 주목받고 있는지를 설명한다. 나아가 양자 컴퓨팅 시대에 대비한 사이버 보안 분야의 투자 전략도 함께 제시한다. 암호, 자산, 보안의 연결고리 속에서 디지털 경제의 미래를 전망한다.

6장 양자 컴퓨팅이 바꾸는 산업의 미래: 신약 개발부터 AI까지
양자 컴퓨팅이 산업에 어떻게 적용되고 있는지를 다룬다. 신약 개발과 신소재 설계에서 양자 시뮬레이션이 어떤 혁신을 이끄는지 살펴보고, 금융과 AI 분야에서의 활용 가능성도 소개한다. 월스트리트, 제약회사, AI 연구자들이 양자 기술을 어떻게 실험하고 있는지 구체적 사례로 설명하며, 기초 과학 연구에서도 양자 컴퓨팅의 역할을 조명한다. 마지막으로 산업 전반에 걸친 통합적 전망을 통해 미래 응용 가능성을 제시한다.

7장 양자 컴퓨팅 앞에 놓인 과제: 기술적 한계와 윤리적 문제
양자 컴퓨팅이 직면한 기술적·사회적 과제를 살펴본다. 큐비트 수 증가, 에러율 제어, 소프트웨어 최적화 등 기술적 한계와 함께, 실질적인 상용화까지의 현실적인 장벽들을 짚는다. 또한 양자 기술이 가져올 사회적 영향과 윤리적 딜레마, 기술 불평등 문제 등도 다룬다. 이를 통해 양자 컴퓨팅의 미래를 지속 가능하게 만들기 위해 해결해야 할 과제들을 조망한다.

8장 양자 컴퓨팅의 생태계: 어디에 투자할 것인가
양자 컴퓨팅 생태계의 전반적인 구조와 투자 관점을 다룬다. 하드웨어부터 소프트웨어, 알고리즘 개발까지 각각의 기술 축을 조망하고, 주요 기업과 스타트업들의 전략을 비교해본다. 양자 기술의 상업화 가능성과 시장 흐름을 분석하며, 어디에 주목해야 할지 투자자 관점에서 기회와 리스크를 짚는다. 기술과 산업, 투자가 만나는 지점을 중심으로 양자 생태계의 큰 그림을 제시한다.