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양자 컴퓨팅

더 이상 나눌 수 없는 에너지양 최소 단위인 양자의 성질을 활용해 계산 속도를 높이고 보안성을 강화하는 기술

양자학의 기본 개념

  • 중첩(Superpositio : 1, 0 양쪽 값 동시에 취할 수 있는 성질
    • 이러한 비트를 '큐비트'라고 한다.
    • 1 큐비트(=중첩 상태 2개), 2 큐비트(=중첩 상태 4개), 즉 2의 n배 향상
  • 얽힘(Entanglement) : 2개 이상 전자, 광자 사이 상관관계, 한쪽 양자성질이 결정되면 다른 쪽은 순간적 정해짐
    • 순간 원격 이동
  • 관측영향 : 양자 중첩상태에서 외부에서 1번이라도 관찰 시, 중첩상태가 파괴됨
    • 안전한 암호통신 실현가능
    • aka. 슈뢰딩거의 고양이

양자 컴퓨터의 유형

  • 아날로그 방식
    • 양자 어닐링 방식
    • 레이저 네트워크 방식
  • 디지털 방식
    • 양자 게이트 방식

양자 컴퓨터의 활용 가능성

양자 컴퓨터의 성능

병렬 연산을 기본으로 하여 성능 극대화
  • 큐비트 20개 = 100만개의 연산 동시에 수행
  • 큐비트 50개 = 현존하는 슈퍼컴퓨터 연산 상회

양자 컴퓨팅의 한계

  • 영하 273도에서만 구동 가능
  • 현재 기술로는 한번 작동 시 10분만 연산 가능
  • 연산 결과에 에러가 많아, 많은 연산 자원을 에러 교정용으로 사용
  • 아직 양자를 활용할 전용 알고리즘이 많이 개발되지 않음

양자 컴퓨터의 활용

  • 암호 해독: RSA등 인수분해 기반의 암호 정복 가능
  • 양자 암호: 양자의 성질을 이용한 안전한 키 관리
  • 인공지능: 빠른 병렬처리 통해 딥러닝 성능 극대화
  • 신약 개발: 분자 단위의 시뮬레이션 가능

국내외 양자컴퓨터 연구 동향

한국

중국

  • 2013년부터 양자 컴퓨팅 연구 시작
  • 인공지능과 함께 국가의 메가 프로젝트로 진행
  • 국립 양자 정보 과학 연구소에 10억 달러 투자
  • 2017년, 미국의 2배에 가까운 양자 과학 특허 출원
  • 양자 과학 세계 선도 목표

미국

  • 정부보단 개별 글로벌 기업 위주로 연구 개발 진행 중
  • 2019년, IBM에서 큐비트 20개 장착한 상용 양자 컴퓨터 발표
  • 2019년, 구글에서 큐비트 72개 장착한 양자 컴퓨터 구현 성공

같이 보기


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