양자컴퓨터는 어떤 과학적 원리가 있는 거죠?
요즘 뉴스나 신문을 보면 양자컴퓨터 말이 많이 나오는데요 그런데 저는 양자컴퓨터라는 단어를 처음 들어 보는데 양자컴퓨터는 어떤 과학적 원리로 고평가 받는 거죠?
4개의 답변이 있어요!안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.
양자 컴퓨터는 양자역학적인 원리를 이용하여 동작하는 컴퓨터입니다. 양자역학은 물리학의 한 분야로서, 물질의 움직임과 상호작용을 설명하는 이론입니다.
양자 컴퓨터는 양자역학에서 제시된 "중첩 상태"와 "얽힘 상태"를 이용합니다. 중첩 상태란 한 입자가 동시에 둘 이상의 상태를 가지는 상태를 말하며, 양자 컴퓨터에서는 이를 이용하여 한 번에 여러 가지 계산을 처리할 수 있습니다. 얽힘 상태란 두 입자 간에 서로 얽혀져 있는 상태를 말하며, 양자 컴퓨터에서는 이를 이용하여 여러 계산을 동시에 처리할 수 있습니다.
안녕하세요. 김태헌 과학전문가입니다.
양자 컴퓨터는 크게 두 가지 현상을 이용하는데요. 바로 '양자 중첩'과 '양자 얽힘' 현상입니다. 양자 중첩 현상이란 양자가 측정되기 전까지 전자가 자신의 스핀 방향의 임의성을 유지하는 것이고, 양자 얽힘 현상은 얽혀 있는 양자들 중 하나가 관측되면 거리에 무관하게 나머지 양자들도 고정되는 것인데요.
쉽게 이해되지 않는 어려운 물리 현상이므로 오스트리아의 물리학자 에르빈 슈뢰딩거(Erwin Schrodinger)의 '고양이'라는 유명한 예를 각색해서 설명해 보겠습니다.
고양이가 밀폐된 상자에 갇혀 있고, 그 안에 청산가리가 있다면 우리는 상자를 열어 보기 전까지는 고양이의 생사를 알 수 없습니다. 하지만 상자를 열어 보면 고양이가 죽었는지 살았는지 알게 되죠. 즉 관측과 동시에 상황은 고정된다는 것입니다.
앞서 언급한 두 원리를 바탕으로 양자 컴퓨터는 ‘큐비트(Qubit)’라는 양자적 상태의 조합을 이용해 연산을 진행합니다. 기존 컴퓨터에서 정보의 기본단위인 비트의 상태는 0 아니면 1 인데요. 양자 컴퓨터의 정보 단위인 큐비트는 0과 1 두 개의 상태를 동시에 가질 수 있습니다. 양자 컴퓨터는 0인지 1인지 확정 지을 수 없는 상태, 중첩된 상태로 연산을 진행하기 때문인데요.
따라서 두 개의 큐비트는 4개의 상태(00, 01, 10, 11)를 동시에 가질 수 있으며, 3개의 큐비트가 얽히면 8개, 4개의 큐비트가 얽히면 16개의 상태를 동시에 가질 수 있습니다. 즉, 양자 컴퓨터의 연산 속도는 병렬 처리를 통해 큐비트 개수당 2의 n제곱배로 증가하는 것입니다. 만약 큐비트가 512개라면 2의 512제곱배라는 상상할 수 없을 정도의 속도로 연산이 가능한 것이죠.
이것이 양자컴퓨터의 원리의 가장 기초적인 설명이라 할 수 있겠습니다.
안녕하세요. 김찬우 과학전문가입니다.
양자역학에서 양자얽힘, 중첩, 텔레포테이션 등의 효과를 이용해 계산하는 컴퓨터를 말합니다. 기존 컴퓨터가 0과 1만 구분할 수 있는 반면, 양자 컴퓨터는 0과 1을 동시에 공존시킬 수 있습니다. 양자 컴퓨팅은 컴퓨터과학, 물리학, 수학의 여러 측면으로 이루어진 종합적 분야로서 양자역학을 활용해 기존의 컴퓨터보다 빠르게 복잡한 문제를 해결할 수 있습니다
이론적으로 현존 최고의 슈퍼 컴퓨터가 수백 년이 걸려도 풀기 힘든 문제도 단 몇 초 이내의 어마어마한 속도로 빠르게 풀 수 있을 것으로 전망되고 있습니다. 특히 이런 무궁무진한 기술 때문에 군사적 이용 가치가 커서 미중 패권 경쟁에서도 주요 분야로 자리매김하고 있습니다. 실제로 미국 대통령 조 바이든은 중국의 양자 기술만 콕 집어 제재를 가하라고 행정 명령하기도 했습니다.
그럼 깊이있는 질문 감사드리며, 도움이 되셨다면 '추천'과 '좋아요' 부탁드리겠습니다:)
안녕하세요. 김재훈 과학전문가입니다.
양자컴퓨터는 기존의 컴퓨터와는 달리 양자역학의 원리를 이용하여 정보를 처리하는 컴퓨터입니다. 기존의 컴퓨터는 비트(bit)라는 단위로 정보를 처리하는데, 비트는 0 또는 1의 상태를 가질 수 있습니다. 반면, 양자컴퓨터는 큐비트(qubit)라는 단위로 정보를 처리하는데, 큐비트는 0과 1의 상태를 동시에 가질 수 있습니다. 이러한 양자역학의 특성으로 인해 양자컴퓨터는 기존의 컴퓨터보다 훨씬 빠르고 강력한 계산을 수행할 수 있습니다.
