양자 컴퓨터가 디지털 컴퓨터보다 빨라질 수 있는 이유가 무엇 때문인가요?

Question

양자컴퓨터는 현재 컴퓨터 보다 처리량이 매우 빨라질 거라고 하더는데요, 그렇다면 양자 컴퓨터가 어떻게 연산이 되어서 현재 0과1 로 계산되는 컴퓨터보다 빨르다는 것인지 설명 부탁드려요..

Answer 1

양자 컴퓨터는 양자 비트 또는 큐비트를 사용하여 정보를 측정하고 추출합니다. 1 또는 0을 저장할 수 있는 기존 컴퓨터의 비트와 달리 큐비트는 동시에 여러 값을 저장할 수 있습니다. 이는 이론적으로 기존 컴퓨터와 알고리즘에 비해 엄청난 속도 이점을 제공합니다.

2자릿수의 이진법을 모두 표현하기 위해서는 00, 01, 10, 11이라는 4종류의 데이터가 필요합니다. 하지만 큐비트로 2자릿수의 2진법을 표현하기 위해서는 2개의 데이터만 있으면 되는데요. 00, 01, 10, 11이라는 각 자리의 상태를 동시에 가질 수 있기 때문입니다.

세 자릿수의 큐비트로는 8종류의 데이터를 가질 수 있고, 네 자릿수의 큐비트로는 16종류의 데이터를 가질 수 있게됩니다.

큐비트가 n개일 때, 비트를 사용할 때보다 2n배 빠릅니다.

Answer 2

안녕하세요. 과학전문가입니다.

일반인의 관점에서는 이해하기 어려운 관점입니다. 가장 특징적인것은 기존은 0과 1만 구분 가능한데 양자 컴퓨터는 이를 동시에 공존 가능합니다. 이는 엄청 큰 차이입니다. 연산 속도가 굉장히 빨라지게 되거든요. 하지만 이는 아직 실험적으로만 접근하고 있는 상태입니다.

Answer 3

안녕하세요. 선요섭 과학전문가입니다.

양자컴퓨터는 일반 컴퓨터와는 다른 원리로 동작합니다. 일반 컴퓨터는 0과 1의 비트를 이용하여 정보를 저장하고 처리합니다. 하지만, 양자컴퓨터는 양자역학에서 발견된 양자수학적 원리를 이용하여 정보를 처리합니다.

양자컴퓨터는 양자역학의 핵심 개념이 '중첩'과 '얽힘'을 이용하여 빠른 계산을 수행합니다. 중첩은 0과 1이 아닌 중간 상태인 수퍼포지션(superposition) 상태를 이용하는 것을 의미합니다. 얽힘은 두 개 이상의 양자 상태를 하나의 상태로 결합시켜서 서로 연결된 상태를 만드는 것을 말합니다.

이러한 원리를 이용하여 양자컴퓨터는 동시에 여러가지 계산을 수행할 수 있습니다. 예를들어, 일반 컴퓨터에서는 4개의 수를 더하는 경우에는 각각의 수를 더하는 작업을 순차적으로 진행해야 합니다. 하지만, 양자컴퓨터에서는 이 작업을 동시에 처리할 수 있기 때문에 계산 속도가 매우 빨라집니다.

하지만 양자컴퓨터는 일반컴퓨터와는 달리 오류나 노이즈가 매우 민감합니다. 또한, 양자역학의 원리 때문에 정보를 읽고 쓰는 과정이 불가능합니다. 이러한 제약 때문에 현재 양자 컴퓨터는 일부 문제에 대해서만 일반 컴퓨터보다 빠른 계산ㅇ르 수행할 수 있는 수준이며, 실용화에는 아직 많은 연구가 필요합니다.