미래사회의 게임 체인저 '양자 컴퓨터'
- 기존의 수퍼 컴퓨터보다 우월한 정보처리속도로 문제 해결 -
- 금융, 의료, 제약, 교통, 물류 및 공급망 분야에 혁신 가져올 것으로 기대 -
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□ 개요
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??ㅇ 양자 컴퓨터란
??? - 양자 컴퓨터란 양자역학의 주요 원리, 즉 중첩(superstition) 현상과 얽힘(entanglement) 현상 등을 기반으로 구현 및?작동하는 컴퓨터로 기존의 컴퓨터와 전혀 다른 새로운 개념의 컴퓨터임.
??? - 기존 컴퓨터가 전류의 흐름과 차단을 통해 2진법(0과 1을 사용)으로 명령을 해석 수행하며, 기본 단위로 ‘비트(bit)’를 사용하는데 반해 양자 컴퓨터는 2진법에서 벗어나 확률적으로 존재하는 양자의 성질을 이용한 알고리즘을 기반으로 한 기본 단위로 ‘큐비트(Qbit)’를 사용함.
??? - 여기에서 큐비트는 기존 컴퓨터에서 구현 불가능한 상태인 ‘0’이면서 동시에 ‘1’도 되는 중첩 현상 및 양자 상태에서 어떤 한 계의 상태가 측정을 통해 결정됨에 따라 그 계와 얽혀있는 다른 계의 상태 또한 즉각적으로 결정된다는 얽힘 현상을 기반으로 작동함.
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기존 컴퓨터의 비트와 양자 컴퓨터의 큐비트의 이해
자료: Q-edu-lab
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자료: Dhyeyaias
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??? - 상기 그림에서 알 수 있는 바와 같이 기존 컴퓨터는 정해진 입력 값에 대응하는 하나의 결과만 생성되는데 반해 양자 컴퓨터는 중첩 및 얽힘 현상의 양자 특성을 이용하기 때문에 구성하고 있는 큐비트의 수가 적어도 많은 경우의 수를 동시 다발적으로 표현되는 즉시 여러 결과가 동시에 생성된다는 특징이 있음.
??? - 따라서 양자 컴퓨터는 큐비트를 통해 다양한 값을 동시에 표현하고 처리할 수 있기 때문에 큐비트의 수가 증가할수록 동시에 처리할 수 있는 작업의 숫자가 지수 함수적(2n)으로 증가하며, 이를 통해 기존의 컴퓨터보다 훨씬 빠른 속도로 문제 해결, 연산이 가능함.
??? - 양자 컴퓨터는 소인수분해, 대량 데이터 탐색, 최적경로탐색 등 복잡한 계산과 빅데이터 처리에 강점이 있으므로 금융 분야, 의료 분야, 제약 분야, 교통 분야, 물류 및 공급망 분야 등 다양한 분야에 혁신을 가져올 것으로 기대됨.
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??ㅇ 양자 컴퓨터 시장동향
??? - 양자 컴퓨터 시장은 최근 2017년까지만해도 기술적 한계 및 동작의 안정성에 대한 의문으로 시장 규모가 크지 않았음.
????- 그러나 2018년 초 구글, IBM, 인텔 등이 각각 수십 큐비트의 양자 프로세서를 공개하면서 양자 컴퓨터 구현에 대한 긍정적 기대감을 형성했음. 이후 2019년 구글이 양자 프로세서 칩 ‘시카모어’를 공개하며, 53개의 큐비트를 이용해 현존하는 최고 성능의 수퍼 컴퓨터를 압도하는 연산속도를 가능케 하는 이른바 ‘양자우위’를 달성했다고 발표함.
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구글이 달성한 53큐비트의 양자 프로세서 ‘시카모어’
