양자 컴퓨팅이란?

양자 컴퓨팅이란 무엇인가?

양자 컴퓨팅은 0, 1, 그리고 0과 1의 조합을 동시에 나타내고 저장할 수 있는 양자 비트(quantum bits), 또는 큐비트(qubits)를 이용하여 데이터를 처리한다. 이러한 두 상태의 중첩이 가능해짐에 따라 양자 컴퓨터는 바이너리 비트를 이용하여 모든 정보를 0 아니면 1로만 저장할 수 있는 전통적인 컴퓨팅보다 훨씬 더 데이터 처리의 속도를 가속화 할 수 있다.

 

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양자 컴퓨팅의 작동 방식은?

큐비트로 정보를 처리하기 위해서는 모든 것이 상호의존적인 중첩 상태에 있어야 한다. 이러한 상태를 가리켜 양자 결집 상태(quantum-coherent state)라고도 하는데, 큐비트가 서로 결집되어 뒤얽혀 있는 상태를 가리킨다. 이 상태에서는 하나의 큐비트에 변화를 주면 이것이 나머지 큐비트에게도 영향을 미치게 된다. 그러나 큐비트는 아주 연약하기 때문에 약간의 온도 변화, 소음, 파동, 그리고 움직임만으로도 물리학자들이 결잃음(decoherence)이라 부르는 상태가 될 수 있다. 결잃음이란 에너지가 새어 나가 계산에 실패하는 상태를 가리킨다. 오늘날 큐비트들은 결잃음이 발생하기 전까지 양자 상태를 고작 100 마이크로초 동안만 유지할 수 있다고 IBM 연구원들은 설명했다.

양자 컴퓨팅은 아주 극단적이다. 쿨링에는 약 0.015 켈빈도의 온도가 필요한데, 이는 항성간 우주의 온도보다 180배나 더 차가워야 함을 의미한다고 브라이스는 설명했다. 또한 이들은 지구의 자기장보다 50배 약한 강도로 보도돼야 한다. 또한 대기 중의 압력보다 100억 배 더 압력이 약한 고진공 상태에 두어야 하며, 저진동 표면에 위치시켜야 한다.

양자 컴퓨팅, 얼마나 빠른가?

양자 컴퓨팅의 우수성은 특히 오늘날 가장 빠른 수퍼컴퓨터보다도 훨씬 빠르게 데이터를 처리할 수 있다는 점에서 주목받고 있다. 일반적으로 50큐비트에서 이러한 속도가 가능해진다고 알려져 있다. 그러나 큐비트 수가 증가할수록 양자 결집 상태를 유지하는 것이 어려워진다는 문제가 있다. 브라이스는 결국 양자 퍼포먼스는 양자 에러를 최소화하는 데 달려 있다고 말했다.

그는 “큐비트를 얼마나 오래 중첩된 상태, 결집된 상태로 묶어둘 수 있느냐가 핵심이다”고 강조했다. 그는 이처럼 큐비트가 충분히 오랜 시간 결집 상태를 유지하여 우리가 기대하는 양자 컴퓨팅 성능을 보장할 수 있게 되기까지 앞으로 약 1~2년의 시간 밖에 남지 않았다고 보고 있다.

양자 컴퓨팅의 적용 사례

그렇다면 양자 컴퓨팅은 실제로 어떤 곳에 쓰일 수 있을까? 브라이스는 우선 큰 규모의 데이터 셋이 관련된 과제들, 그중에서도 특히 기존의 컴퓨터가 해결할 수 없었던 문제들이 양자 컴퓨팅의 주요 타깃이 된다고 말한다. NP-하드 문제, 순회 세일즈맨 문제(travelling salesman optimization problem)가 대표적이다. 브라이스에 따르면, 보험사의 경우 사망률을 분석하고 채권의 리스크를 계산하는 것 역시 양자 컴퓨팅의 영역이 될 수 있다. 양자 컴퓨팅으로 어떤 문제를 해결할 것인가를 분명히 하고 난 후에 양자 컴퓨팅 기술을 제공해 줄 업체를 선택하는 것이 순서라고 그는 조언했다.

출처 : http://www.ciokorea.com/news/37247
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