양자컴퓨터는 상당히 복잡한 체계이다 사실 설명을 들어도 무엇인지 파악하기 어려운 컴퓨터이기도 하다.
이번시간에는 양자컴퓨터의 기본적인 개념에 대해서 한번 쉽게 알아보도록 하겠다.
양자컴퓨터란
양자역학에서 양자얽힘, 중첩, 텔레포테이션 등의 효과를 이용해 계산하는 컴퓨터를 말한다. 기존 컴퓨터가 0과 1만 구분할 수 있는 반면, 양자 컴퓨터는 0과 1을 동시에 공존 시킬 수 있다.
이론적으로 현존 최고의 슈퍼 컴퓨터가 수백 년이 걸려도 풀기 힘든 문제도 단 몇 초 이내의 어마어마한 속도로 빠르게 풀 수 있을 것으로 전망되고 있다.
양자컴퓨터 원리
컴퓨터가 반도체를 이용해서 0과 1을 구현한다고 하면 양자 컴퓨터는 중찹과 간섭을 구현할 수 있는 소자를 이용해서 작동을 하게 된다.
원리상 양자역학적으로 중첩과 간섭을 구현할 수만 있으면 물리적 소자는 뭐든지 될 수 있으며 이를 간단하게 큐빗이라고 이야기한다.
양자컴퓨터의 큐빗으로 사용될 양자계는 DiVincenzo's criteria로 알려진 다음의 5가지 조건에 부합해야 한다.
• 큐빗으로 기능하기 위한 충분한 이해도를 가지고 있으며, 확장 가능할 것.
• 상태의 초기화(레지스터의 초기화)를 위해 명확한 기준점을 가질 것.
• 충분히 긴 간섭 시간을 가질 것.
• 필요한 양자 게이트들을 갖출 수 있을 것
• 특정 큐빗을 대상으로 한 측정이 가능할 것
디빈첸초 조건을 만족하는 큐빗 소자로는 초전도체, (포획)이온, 양자점, 다이아몬드 내의 질소 공극, 광자 등이 유력 소자로 사용되어지고 있다.
즉, 반도체 대신에 초던도체나 광자 등을 사용하는 컴퓨터가 바로 양자컴퓨터라고 볼 수 있는 것이다.
아직 어려운 양자컴퓨터
아직까지는 일상에서 쉽게 활용할 정도로 실용화되기엔 많은 시간이 남았다고 할 수 있다.
그 근본적인 이유는 일단 현재 인류가 가진 기술로는 양자를 효과적으로 통제하기 어렵다는 것이다.
현재의 기술로는 양자로 구성되는 큐비트를 충분한 시간 동안 유지시킬 수가 없고, 외부 환경의 경미한 영향에 의해 큐비트가 변형되는 것을 막을 수가 없다.
즉, 초전도체를 유지하기 위해선 극도로 낮은 저온을 유지해야하는데 이마저도 쉬운 것은 아니며 그 밖에 광자나 다른 물질들도 지속적으로 우리가 컴퓨터를 사용하는 환경에서 물질 자체를 유지하는 것이 어려운 것은 매한가지이기 때문이다.
댓글