양자역학은 들어봤는데 미래에 양자 컴퓨터가 나온다는데 이것은 어떤건가요?

Question

대학교때 양자역학은 들어봤는데... 엄청나게 골치가 아팠던 기억이... 먼 미래 또는 가까운 미래에 양자 컴퓨터가 개발될수도 있다고 하는데요? 이것은 어떤것 용도로 쓰이는지 알고 싶습니다.

Answer 1

안녕하세요. 이상현 과학전문가입니다.

양자컴퓨터는 양자역학의 중첩상태를 응용한 개념입니다.

중첩상태는 관측하기 전까지 두가지 상태가 공존하고 있다는 뜻인데요,

현재 컴퓨터가 0과 1로 이루어져있어 하나의 정보만 처리할 수 밖에 없다면,
중첩상태를 이용하면, 우리가 필요한 정보에 대한 부분에서만 0과 1로 구분하고
나머지 상태는 중첩상태로 정보를 유지해놓는다는 개념입니다.

즉, 일반 컴퓨터는 0과 1로 정보를 저장해두어야 하지만, 양자컴퓨터는 정보를 중첩상태로 여러개를 저장해 두고
필요한 정보가 발생하면 0과 1로 구분하여 출력해준다는 의미입니다.
따라서, 일반 컴퓨터보다 데이터처리속도가 매우 빠를 수 밖에 없습니다.

감사합니다.

Answer 2

양자 컴퓨터는 양자 물리학의 이론을 활용하여 계산을 수행합니다.

양자 역학의 중첩, 간섭에 의해 0/1로 연산을 하는 현재의 컴퓨터보다 빠르게 연산이 가능하다고 보고 있지만

현재 언제 나올지는 아무도 알 수 없습니다.

본격적인 상용화 시점은 2030년 이후로 보고 있습니다.

Answer 3

안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.

기존에 컴퓨터는 0과 1 (on, off)식의 이진법을 기반으로합니다. 이를 비트 단위라고도 합니다.

하지만, 양자컴퓨터는 0과 1을 중첩하여 가질 수 있습니다. (양자역학에서의 중첩상태)

이를 큐비트(qubit)라고 합니다.

양자컴퓨터는 기존 컴퓨터에 비해 엄청난 속도의 연산이 가능합니다. 그 이유는 비트와 큐비트의 차이를 명확히 이해하시면 빠를것입니다.

비트(이진법)에서 0~3까지 표현하는 방법은 00, 01, 10, 11 4가지입니다. 한번에 하나씩 표현할 수 있죠. 00=>0 ,01=>1, 10=>2, 11=>3 이런식으로 표현이 가능합니다.

하지만, 큐비트(양자 중첩)에서 0~3까지를 표현할 때는 동시에 한번에 표현합니다.

a l00>+b l01>+c l10>+d l11> (a,b,c,d는 lal^2+lbl^2+lcl^2+ldl^2=1 입니다.)

따라서, 연산에 있어서 큐비트가 비트에 비해 훨씬 빠른연산이 가능합니다.

사용용도는 복잡한연산이나 암호해독, 수학문제 등을 풀어낼 때 사용할 수 있습니다.