양자 컴퓨터 원리
양자 컴퓨터란 어떤 걸 말하며 원리와 일반 컴퓨터와 어떤 점이 다른지 알아보도록 하자
●개요
-양자역학에서 양자 얽힘, 텔레 포테이션, 중첩등의 효과를 이용해서 계산하는 컴퓨터를 말한다
●상세
○슈퍼 컴퓨터
-자주 멈추거나 느린 컴퓨터 때문에 발명된 컴퓨터이다
-컴퓨터가 계산을 처리하는 과정에서 계산이 꼬이거나 바이러스, 내부먼지나 열로 인하여 장비 노후화로 인한 문제등으로 나온 컴퓨터이다
-근본적으로 넘을 수 없는 속도를 보안하기 위해 발명이 되었다
-일반적인 컴퓨터에 비해 월등한 연산능력이 특징이다
-2008년 최초로 1미터 플롭스 성능을 인정받은 컴퓨터
로드러너가 나오게 되었다
*풀옵스(FLOPS) :컴퓨터의 성능을 나타내는 단위로 1초 동안 수행할 수 있는 부동 소수점 연산능력을 말한다
*부동소수점 연산:사람은 숫자를 쓸 때 10진법을 쓴다 그러나 컴퓨터는 0과 1만 쓰는 2진법을 사용한다 이때 결과가 나지 않고 순환하는 숫자를 변하지 않는 소수점으로 표현하는 것을 뜻한다
-초당 1000조 번의 연산이 가능하다 가정용 컴퓨터보다 100만 배가 빠르다는 결론이다
-2018년 IBM은 무려 143 미터 플롭스 슈퍼 컴퓨터를 만들어 버린다
○양자 컴퓨터
-현재 컴퓨터로는 더 많은 계산을 해결할 수 없다는 결론으로 발명이 시작된 컴퓨터다
-양자역학으로 본다면 정보의 상태는 0과 1만이 존재하는 게 아니라 0 이면도 동시에 1인 중첩 상태도 고려해야 되지 않을까 하는 의문을 가졌다
-양자 컴퓨터의 기본 단위인 큐비트가 탄생한다
-큐비트는 모든 것은 확률적으로 존재한다는 것이라는 양자역학의 특성을 반영하여 만들어졌다
-이론적으로 슈퍼 컴퓨터가 수백 년이 걸려도 풀기 힘든 문제를 몇 초 이내에 속도로 풀어낼 수 있다는 전망이다
●양자 컴퓨터와의 차이점
기존 컴퓨터: 길을 찾기 위해 경로가 10가지라면 10가지 방법으로 하나씩 시간을 계산해야 한다 그중에서 가장 빠른 길을 골라내는 것이다
양자 컴퓨터:정보가 중첩되어 있기 때문에 10가지 경로 역시 모두 중첩되어 있다 계산을 시작하면 결과가 나오기까지 10개의 상태는 동시에 출발한다 그중에 성가장먼저 도착한 결과가 관측되는 순간 큐비트에 결과가 저장된다
●개발현황
-1995년 미국표준기술 연구원에서 최초로 이온화된 분자를 붙잡아서 중첩상태로 만든 양자 컴퓨터를 개발하였다 그러나 21세기에 들어서도 양자 컴퓨터의 성능은 좋아지지가 않았다 양자 컴퓨터로 소인수 분해를 성공한 숫자는 고작 21이다 큐비트를 늘릴수록 제어하기가 어려웠기 때문이다 양자 컴퓨터가 기존 컴퓨터의 성능을 뛰어넘었다고 입증된 상태를 양자 우위라고 한다 이를 달성하기 위해서는 최소 50개 이상의 큐비트가 필요한데 현실적으로는 몇 개의 큐비트를
걸맞음 상태로 유지하는 것조차도 쉬운 일이 아니다 2007년 캐나다의 기업 D-웨이브 시스템사가 128개의 큐비트를 사용하는 최초의 상용 양자 컴퓨터 D-웨이브를 선보였다 2013년에는 512개의 큐비트를 2015년에는 무려 1000개의 큐비트를 사용하는 양자 컴퓨터를 만들었다고 주장했다 그러나 시장에 나온 양자 컴퓨터의 성능은 기존 컴퓨터보다 뛰어나지 못했으며 다른 기업들도 양자 컴퓨터를 개발했다고 밝혔지만 과학자 들은 더 이상 믿지 않게 되었다
-2019년 10월 23일 세계에서 가장 저명한 학술지인 영국 네이처에서 한 편의 논문이 올라오게 된다 바로 구글이 초전도소자를 이용해 개발한 53개의 큐비트의 양자 컴퓨터 시카모어에 관한 것이었다 2센티미터의 크기에 칩 위에 6개씩 늘어선 9줄로 늘어선 큐비트가 있었고 그중에 하나의 큐비트는 작동이 제대로 되지 않아서 53개의 큐비트를 사용했다 현존하는 최고 성능의 컴퓨터 로도 만년이상 걸리는 연산은 200초 만에 풀어냈다 전 세계 저명한 과학자들이 치밀한 검증 과정을 마쳤다는 의미였다
초전도 소자의 원활한 작동을 위해서 영하 273°에 가까운 극저온 및 매우 까다로운 환경을 유지해야 하기 때문에 가정용 컴퓨터로는 절대 사용하기 어렵다
●결론
-양자 컴퓨터는 현실 세계에서 양자역학의 원리를 활용하는 것이 가능하다는 최초의 실험적 증거이다
-구글의 최고 경영자 선다 피차이는 우주의 가장자리로 가는 첫 번째 로켓을 쏘았다고 말했다
-양자 컴퓨터는 이제 시작이라고 말할 수 있다
-일반적인 상황에선 양자 컴퓨터보다 기존 컴퓨터가 훨씬 효율적이라고 할 수 있다
※양자 컴퓨터 원리와 개발상황을 알아보았다 급격하게 세상은 발전하고 편리해지는 거 같다 가능한 오래 살아야 새로운 세상을 만날 수 있을 듯하다