양자컴퓨터란

인공지능(AI)은 빠른 연산 능력에 좌우됩니다.

현존 컴퓨터 한계를 극복하고 AI 성능을 위해 '궁극의 컴퓨터'로 불리는 양자컴퓨터가 기대를 받고 있습니다. 양자컴퓨터는 현존 컴퓨터 대비 에너지 소모량이 500분의 1에 불과하면서도 계산능력은 훨씬 뛰어 납니다.

양자컴퓨터는 디지털 0과 1을 동시에 표현하는 '중첩' 원리와 양자의 동시 움직임을 의미하는 '얽힘' 성질을 이용해 병렬처리가 가능합니다. 

현존 컴퓨터에서는 0과 1을 순차 계산해야 하지만 양자컴퓨터는 한 번에 0과 1을 계산할 수 있으며 그 수는 이론적으로 무한히 늘릴 수 있습니다. 

 

콩을 골라내는 작업에 비유하면 현존 컴퓨터가 빠른 속도로 콩을 한 개씩 집어내는 동안 양자컴퓨터는 큰 채로 치는 것과 비슷합니다. 아무리 집어내는 속도가 빨라도 채로 치는 것보다 빠를 수는 없습니다. 

물론 현존 컴퓨터에서도 병렬처리가 가능하지만 이를 위해서는 컴퓨터 여러 대를 한 몸처럼 연결해야 한다. 그러나 거대한 슈퍼컴퓨터 수백 대를 연결할 때 필요한 노력을 생각한다면 양자컴퓨터 우월성을 확인해줄 뿐입니다.

기존의 방식은 비트로 0, 1로만 표현되며 비트는 둘 중 하나만 가질 수 있습니다. 반면 양자컴퓨터은 0, 1, 그리고 0과 1의 조합을 동시에 나타내고 저장할 수 있는 양자 비트(quantum bits), -이를 줄여서 큐비트(qubits)라고도 말함- 를 이용하여 데이터를 처리합니다.

 

이러한 두 상태의 중첩이 가능해짐에 따라 양자 컴퓨터는 바이너리 비트를 이용하여 모든 정보를 0 아니면 1로만 저장할 수 있는 전통적인 컴퓨터보다 훨씬 더 데이터 처리의 속도를 가속화 할 수 있습니다.

IBM 이 개발한 양자컴퓨터

즉, 양자컴퓨터는 양자 컴퓨터는 모든 가능한 상태가 중첩되어 얽혀있는 상태 [이를 양자 결집 상태(quantum-coherent state) 라 칭함] 를 이용합니다. 이를 더 설명하자면 양자 상태는 여러 가지 고유값을 가지는 서로 다른 고유 상태가 중첩되어 존재하는데 양자역학적으로 측정 혹은 섭동 행위는 중첩되어 존재하는 양자 상태를 붕괴시켜 허용된 고유상태 중 특정한 하나로 확정되도록 합니다. 여기서 고유 상태 중 어떤 상태로 확정될지는 아무도 알 수 없고 확률적으로 추정만 가능합니다. (어려워)  이러한 어려운 내용을 요약하면 양자는 간단하게 자연현상은 확률의 지배를 받으며. 측정 혹은 섭동 행위 자체가 상태에 영향을 미칩니다.