양자컴퓨터는 무엇? 미래 세상을 바꿀 잠재력?

양자컴퓨터는 무엇? 미래 세상을 바꿀 잠재력?

양자컴퓨터, 컴퓨터의 다음 세대의 말하기. 실제 상황을 잘 모르지만, 엄청난 잠재력을 가지고 있다고 한다. 

◆ 양자컴퓨터의 위대함이란

양자컴퓨터는 양자역학의 현상을 이용해 계산하는 것으로 알려져 있다. 

그러나 구체적으로 어떤 것인지 대부분의 사람들은 설명하기는 쉽지 않다.

양자컴퓨터를 간단하게 정의한다면, 「양자역학의 기본 원리인 「양자중첩」 거기에 「간섭」을 활용하는 컴퓨터」라고 한다.

기존의 컴퓨터는 이진법에 의거하여 0과 1의 2가지 비트를 사용하여 계산한다.

이에 반해 양자컴퓨터는, 비트의 개념을 확장한 양자비트를 이용해 계산한다.

이 양자비트는 흔히 '0'과 '1'의 중첩 상태라고 표현하며, '0'이기도 하고 '1'이기도 한 상태라고도 한다.

이게 도대체 무슨 말이야 하며, 도통 이해하기 힘들다.

확실히 0과 1의 중첩이라고 할 수 있는 단계에서 마크가 점등된다.

양자컴퓨터에서도 최종적인 대답은, 종래의 컴퓨터와 같이 「0」이나 「1」로 나온다는 것이다.

이게 핵심 포인트인데, 그럼 양자컴퓨터는 종래의 컴퓨터와 무엇이 다른가를 살펴보면, 계산과정이 다르다.

원래 컴퓨터는 「0」과 「1」인 채로 계산하는, 이것이 계산단계의 과정은, 항상 「0」이나 「1」 중 어느쪽인가를 거치는 것을 의미한다고 한다. 

실제로는 0, 1은 스위치 전환에 의한 전류의 온·오프라고 한다.

이에 반해서 양자컴퓨터에서는, 하나 하나 「0」이나 「1」의 어느쪽도 거치지 않고, 그 과정 중의 상태를 이용해 계산할 수 있는 이점이 있다고 한다.

만일 2비트의 계산을 하는 경우, 통상의 컴퓨터에서는 「0·0」 「1·0」 「0·1」 「1·1」과 4가지 중 하나를 향해 도중 경과를 거치면서 최적해를 요구한다.

이에 반해 양자컴퓨터의 「0」과「1」의 중첩이라면, 기존의 컴퓨터에서는 필요했던 과정 중의 계산프로세스를 없애 1회에 대답이 나오는 방법도 만들 수 있다.

3 비트의 계산이라면 「0·0·0」으로부터 시작되는 2의 3승 분의 계산이 필요한 곳, 양자컴퓨터라면 중간을 건너뛸 수 있을 것이라고 한다. 그러니까 계산처리가 빠르게 되고, 따라서 계산시간이 짧으면 거기서 소비하는 전력도 저절로 작아지게 되는 것이다.

원래 양자컴퓨터의 연구는, 에너지를 최대한 사용하지 않는 계산방법을 요구해 시작되었다고 한다.

즉, 얼마나 빨리 계산할 것인가를 추구한 결과가 양자컴퓨터라는 것이다.

그렇게 해서 오늘날 양자컴퓨터의 위협적인 성능이 알려지게 된 것이다

그 양자컴퓨터에도 자세히 말하면 두 가지가 있다고 한다.

양자 게이트방식과 양자 애니링방식이 있고, 이중 양자 게이트 방식은, 현재의 범용형 컴퓨터의 차세대판이며, 현시점에서 강력한 개발경쟁이 이루어지고 있으며, 이제 실용화될 것으로 가 기대하고 있다고 한다.

이에 반해, 이미 상용화되어 있는 것이, 양자 애니링 방식이다. 이는 조합 최적화 문제라고 불리는, 일종의 퍼즐을 푸는 데에 특화된 머신으로 1997년에 발표된 것으로 알려져 있다.