​

첨단 미래형 컴퓨터로 불리고 있는 양자컴퓨터는 반도체가 아닌 원자를 기억소자로 활용합니다.

불확정성 원리 그리고 입자와 파동의 이중성으로 양자현상을 규정하고 있습니다.

서로 다른 특징의 중첩으로 측정값이 확률적으로 주어지는 상태를

말하는 불확정성 원리와 파동성을 갖는 입자와 입자성을 갖게 된 광자의 이중성과 밀접한 관계에 있다는 내용입니다. 여기에 입자와 파동의 이중성을 조금 더 살펴보면, 입자로 보여지는 전자와 파동으로 확인된 빛이 입자성을 갖게 된다는 내용이 있습니다. 즉 파동성이 보여지니 전자이나 처음에 입자 형태로 발견되는 것이고, 입자성이 있는 광자 역시도 처음에 빛으로 보여져서 파동이라고 할 수 있다는 내용입니다. 이러한 변화를 이중성이라고 하였습니다.

​

기본적인 컴퓨터 원리는 고전적인 역학을 기반으로 하고 있고 이 역학은 슈퍼컴퓨터까지 적용되었습니다.

통신이론과 정보처리에서도 마찬가지입니다. 모든 상태는 한 형식으로 결정되고 변화 역시도 한 형태로 결정되었습니다.

이러한 계산은 한 번에 한 단계씩의 계산에서 가능합니다. 그렇다면 Quantum 통신과 quantum computer에서는 어떤 형식과 형태로 계산되는 것일까요?

​

한 번의 조작으로 모든 가능한 상태를 조작하게 되는 중첩 형태를 확인할 수 있습니다.

이를테면 데이터가 0이면서 동시에 1이 될 수 있다는 것입니다.

지금까지는 0또는 1로 나타날 수 있었던 비트 단위가 아니라는 것입니다.

이것을 기존의 방식과 비교하면 중첩이라는 표현으로 설명할 수 있을 것이고 비교함 없이 Quantum 기술을 설명한다면 효율적인 계산이 가능한 큐비트의 사용이라고 설명될 수 있습니다. 큐비트는 비트와 다르게 0 or 1을 사용하지 않고 0 and 1을 사용합니다. 이것을 물리적으로 설명하면 중첩이라고 표현할 수 있고 동시에 여러 곳에 존재한다고 하여 두 성질을 모두 가진 것이고 동시에 여러 곳에도 존재할 수 있는 것이 quantum mechanics입니다.

​quantum mechanics

이와 같은 특성으로라면 2개의 큐비트에서 4개의 상태가 가능하게 되는데 디지털 값의 00,01,10,11 모두가 가능합니다.

여기에 병렬처리가 추가되면 가능한 정보량은 제곱수로 증가하게 되고 연결 가능한 병렬의 수는 1600개가 됩니다. 이러한 계산은 1600대의 컴퓨터가 8개월 계산하여 얻을 수 있게 되는 정보이고 129자리의 소인수 분해를 해야 한다는 것입니다. 그렇다면 quantum 전산의 알고리즘을 이용하게 된다면 얼마 정도면 계산될 수 있을까? 몇 시간이면 가능합니다. 예로 비밀 암호를 찾아낼 때 quantum 가 4분이면 기존의 pc는 1,000년을 예상해야 합니다. quantum 의 연산장치는 100배로 증가시키면 그 능력이 100배가 증가되는 것이 아니라 최고 2의 100제곱 배로 증가하게 됩니다. 이렇게 quantum computer는 quantum physics, Quantum optics , 나노기술을 바탕으로 탄생된 것입니다.

​

양자컴퓨터의 개념을 구체화한 사람은 리처드 파인만 박사로 1965년 노벨물리학상을 수상하였습니다. 이미 1980년대 quantum computer를 제안한 바 있는데 나노 quantum system의 컴퓨터 시뮬레이션을 한 것이었습니다. 이러한 연구는 1985년 IBM 아이작 추앙의 2비트 quantum로 처음 소개되었고 이후 7비트 quantum computer가 개발되며 1999년 4월 quantum computer의 고체회로 소자 개발도 성공하게 되었습니다. IBM은 2020년 1월 10일 세계 최대 가전·정보기술 전시회 CES에서 quantum computer를 소개하고 있고 마이크로소프트와 아마존 등의 클라우드 서비스에서도 기술 접근을 시도하고 있으며 앞으로 quantum computer가 어떠한 형태로 전통적인 컴퓨터와 연결되고 클라우드에 접목될 수 있을지 주목됩니다.