양자 컴퓨터가 기존 슈퍼컴퓨터보다 복잡한 연산을 비약적으로 빠르게 처리하는 원리를 양자 비트의 중첩과 양자 얽힘 현상을 바탕으로 설명해 주세요.

Question

양자 컴퓨터가 기존 슈퍼컴퓨터보다 복잡한 연산을 비약적으로 빠르게 처리하는 원리를 양자 비트의 중첩과 양자 얽힘 현상을 바탕으로 설명해 주세요.

Answer 1

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.

고전 컴퓨터는 0 또는 1 중 하나의 상태만 가지지만 양자 컴퓨터의 큐비트는 0이자 동시에 1인 중첩 상태를 유지할 수 있어 고전 비트 3개가 한 번에 1개의 상태만 처리할 때, 큐비트 3개는 8개의 상태를 한꺼번에 다룰 수 있습니다. 양자 얽힘은 둘 이상의 큐비트가 공간을 초월해 강하게 연동되는 현상입니다. 한 큐비트의 상태가 변하면 얽혀 있는 다른 큐비트의 상태도 즉시 결정되는 얽힘 덕분에 큐비트들을 개별적으로 연산할 필요 없이 하나의 통합된 시스템으로 묶어 대용량 정보를 한 번에 통제할 수 있습니다.

중첩과 얽힘으로 파동의 성질인 양자 간섭을 적용하여 정답에 해당하는 연산 파동은 서로 크게 부풀리고, 오답인 파동은 서로 상쇄시켜 수많은 오답을 솎아내고 원하는 최적해를 순식간에 얻어냅니다.

큐비트 수가 늘어날수록 연산 능력은 기하급수적으로 폭발합니다. 고전 슈퍼컴퓨터가 수천 년 동안 계산해야 하는 암호 해독, 신약 후보 물질의 분자 구조 분석, 복잡한 물류 최적화 문제를 단 몇 분 만에 해결하는 비약적인 성능을 발휘합니다.