양자컴퓨터 뜻? 양자컴퓨터란? 양자 컴퓨터 원리? 이용 분야?

양자컴퓨터 뜻? 양자컴퓨터란? 양자 컴퓨터 원리? 이용 분야?

양자컴퓨터란?

양자컴퓨터는 양자 얽힘이나 중첩 같은 양자역학적인 현상을 활용하여 자료를 처리하는 컴퓨터를 말한다. 중첩은 하나의 입자에 여러 가지 상태가 확률적으로 동시에 존재한다는 것을 뜻한다. 양자 얽힘은 한 번 짝을 이루어 얽혀 있는 둘 이상의 입자는 아무리 서로 멀리 떨어져 있더라도 어느 한 입자의 상태가 변화하면 동시에 멀리 떨어진 다른 입자에게도 반응을 보이는 기이한 특성을 말한다. 양자 상태는 측정하기 전에는 정확히 알 수 없고 중첩 상태로 표현되어 나타나는 결과를 확률적으로 알 수 있다. 이러한 양자역학의 특성을 활용한 컴퓨터를 양자컴퓨터라 한다.

 

현재 디지털 컴퓨터 원리?

기존의 컴퓨터는 기본적으로 0과 1로 표시되는 2진법으로 논리회로가 구성되어 있었다. 스위치를 켜거나 끄는 상태로 전기가 흐르거나 전기가 흐르지 않거나 하는 0과 1의 두 형태인 2진법의 1비트(bit)로 논리회로를 구현하였다. 

 

양자 컴퓨터 원리?

양자역학의 원리를 이용한 양자 컴퓨터는 기존의 컴퓨터와는 전혀 다른 원리로 컴퓨터의 기본 논리를 구현한다. 양자역학의 불확정성의 원리는 서로 다른 특징을 갖는 상태의 중첩에 의해 측정값을 확률적으로 알 수 있다. 양자역학의 원리를 응용한 양자컴퓨터는 큐비트(Qbit)라 불리는 양자비트 하나로 0과 1의 두 상태를 즉 중첩된 상태를 동시에 표현할 수 있다. 그래서 데이터를 병렬적으로 동시에 처리할 수 있고, 양자비트인 큐비트가 늘어날수록 처리 가능한 정보량도 기하급수적으로 늘어난다.

 

2개의 큐비트라면 양자컴퓨터의 언어는 00, 01, 10, 11이다. 2개의 큐비트라면 이렇게 4가지 상태를 중첩시킬 수 있다. 그리고 n개의 큐비트라면 2의 n제곱만큼 서로 다른 상태를 중첩시키는 것이 가능해진다. 입력되는 정보량을 병렬적으로 동시에 처리하게 되어 연산속도가 기존의 컴퓨터와 비교할 수 없을 정도로 빨라지는 것이다. 현재의 컴퓨터로 암호를 해독하는데 수백 년 이상 걸리는 암호체계도 양자컴퓨터를 이용하면 불과 4분 만에 풀 수 있다고 한다. 양자 컴퓨터는 적은 큐비트로 많은 경우의 수를 나타낼 수 있고, 그 많은 여러 가지 결과에 대한 값을 한 번에 계산할 수 있기 때문이다. 한 개의 처리장치로 여러 계산을 동시에 처리할 수 있어 초고속 연산이 가능하고 정보를 처리하는 량과 속도가 기존의 컴퓨터에 비해 훨씬 뛰어나게 되는 것이다.

 

양자 컴퓨터가 이용되는 응용 분야?

양자 컴퓨터를 활용한 양자 정보 통신은 정보 사회의 패러다임을 바꿀 수 있는 신기술이다. 양자컴퓨터가 세상에 나오면 시뮬레이션 능력이 크게 발전한다.  물리학, 화학, 생물학, 전자 및 전산학, 기상예측, 신약개발 등 각종 학문과 응용 분야에 널리 이용될 수 있다. 그리고 신용카드, 온라인 뱅킹 등에 널리 쓰이는 현재의 암호체계를 전면 개편되어 디지털 기술이 크게 변화할 것이다. 해커가 나타나서 양자역학을 이용한 암호를 측정하거나 암호를 측정하거나 암호에 관한 정보를 보게 되면 양자 상태에 변화를 주게 되어 해커의 침입을 막을 수 있다. 양자역학의 불확정성의 원리에 따라 하나의 물리량을 측정하거나 관측하면 양자 상태에 변화를 주게 되어 다른 물리량의 불확실성이 커지기 때문이다. 그리고 양자 얽힘에 따라 멀리 있는 양자 상태가 변하면 암호도 변하게 되어 복제도 불가능하고 안전하게 정보를 보호할 수 있을 것이다.