광 컴퓨팅: 빛 기반 기술이 기존 트랜지스터를 대체하다

소개

광 컴퓨팅(Photonic/Optical Computing)은 컴퓨터 장치를 사용하는 전복적인 시스템입니다. 광 컴퓨터는 전류 대신 적외선이나 광자(Photon)를 전원으로 사용합니다. 많은 국가가 전력 위기를 겪는 상황에서, 빛을 디지털 컴퓨팅의 전력원으로 쓴다는 건 위대한 성과입니다.

광 컴퓨팅이란?

광 컴퓨팅은 레이저나 다이오드를 통해 광자를 연산에 활용하는 진보된 컴퓨팅 유형입니다. 빛을 논리 게이트 형성의 기초로 써 전기 트랜지스터를 대체합니다. 광자는 선형 광학 소자(파장판, 광학 상호 거울 등)를 통해 양자 정보를 처리하는 정보 전달자로 작동합니다. 양자 메모리와 광자 검출기로 양자 정보를 감지·저장합니다.

역사적 개관

기술은 업무를 쉽게 만드는 게 목표입니다. 시간은 부족한데 비즈니스와 운영 요건을 맞추려니 마감 기한 내 과제·프로젝트 완수가 시급합니다. 컴퓨터 연산으로 계산, 예측, 정보 전송, 원격 통신이 클릭 한 번으로 가능해졌습니다.

하지만 한 장소에서 다른 장소로 데이터 전송은 늘 과제였습니다.

역사를 돌이켜보면 1876년 알렉산더 그레이엄 벨의 전화 통신, 1895년 라디오 발명, 1947년 벨 연구소의 트랜지스터 전송, 위성 통신 등장으로 무선·유선 통신이 본격화됐습니다.

광/광학 컴퓨팅의 필요성

유선 연결 데이터 전송이 상업·가정 요구를 충족할 만큼 빠르긴 하지만, 트랜지스터 방식은 에너지·시간 손실이 불가피합니다. 더 빠른 전송 매체가 필요한 이유입니다.

광/광학 컴퓨팅의 장점

• 압도적으로 높은 속도
• 단락 위험 없음
• 높은 밀도
• 발열 문제 없음
• 내구성·긴 수명
• 전력 손실 최소화 또는 제로
• 대용량 대역폭
• 속도 덕에 데이터 처리 용이
• 높은 저장 밀도
• 최소 전송 손실

광/광학 컴퓨팅의 단점

• 생산 비용 고가
• 하드웨어가 거대하고 취약함
• 광자 결정 생산이 기술적으로 난해함
• 연산은 빠르지만 복잡함

몇 가지 난제가 있으나, 트랜지스터의 과열·크기 문제를 극복할 대안으로 근미래에 광 컴퓨팅이 전 분야에서 자리 잡을 가능성이 큽니다. 제조 이슈와 고비용 투자 때문에 아직 그 단계엔 이르지 못했지만, 전송·데이터 처리는 상업·가정 필수 기술이므로 발전은 필연적입니다.

최근 발전 현황

MIT 스핀오프 라이트매터(Lightmatter)·라이트인텔리전스(Lightelligence), 옵탈리시스(Optalysys), 루미너스(Luminous) 등이 광자 칩 개발에 매진 중입니다. 기존 컴퓨터 칩보다 훨씬 빠릅니다. 라이트매터는 자사 칩 '엔바이즈(Envise)'가 엔비디아 칩보다 5배 빠르다고 주장합니다. 엔비디아 칩은 세계 최고 효율 데이터센터에서 쓰이고 있습니다.

이 칩은 최고 효율을 자랑하며 자율주행차(AI), 제약사, 로봇 자동화 공장 등 모든 분야를 개선할 것입니다. 이런 작업엔 정확하고 신속한 데이터 전송이 필수입니다. 데이터의 정확하고 빠른 전달은 기능 향상과 생산성 증대를 가져옵니다. 광 컴퓨팅은 이 목적에 걸맞은 경이로운 도구입니다.