메뉴바로가기본문바로가기

동아사이언스

양자의 중첩이 만들어내는 가장 빠른 컴퓨터, 양자컴퓨터

통합검색

양자의 중첩이 만들어내는 가장 빠른 컴퓨터, 양자컴퓨터

2015.11.29 12:01

 

5세대 컴퓨터는 모두 디지털이 아닌 아날로그 신호를 사용한다. 0 또는 1이 아니라 0.3, 0.6과 같이 연속적인 확률의 개념을 이용해 연산을 수행한다. 양자컴퓨터는 0 또는 1로 결정된 비트 단위가 아닌, 0과 1 사이에 확률로 존재하는 큐비트(qubit)를 단위로 한다.

 

양자컴퓨터의 큐비트로 삼을 수 있는 것은 두 가지 상태가 확실히 구분 가능하면서도 두 가지 상태를 양자 역학적으로 중첩할 수 있는 물리계다. 대표적인 것이 ‘빛의 편광’이다. 빛은 진행 방향에 수직이 되는 평면 안에서 전기장과 자기장이 서로 수직으로 진동한다. 그 중 전기장의 진동방향을 편광방향이라 한다.

 

수평 편광을 0, 수직 편광을 1이라고 하면, 45° 편광은 0이 기도 하고 1이기도 한 상태가 될 수 있다. 중첩이다. 이 외에도 전자의 스핀(↑/↓), 원자핵의 스핀(↑/↓), 중성 원자나 이온의 바닥상태/들뜬상태, 초전도체 소자의 자속(↑/↓) 등도 큐비트로 사용된다.

 

양자의 중첩은 0~1 사이의 수를 표현할 수 있다는 데에 의미가 있다. 디지털 비트 8개는 1바이트라 하고, 00000000부터 11111111까지 2^8, 즉 256가지 경우의 수 를 나타낼 수 있다. 그렇지만 이 256개의 수는 한번에 하나씩 256번에 걸쳐서 차례로 나타날 수 있을 뿐이 다.

 

반면 0과 1이 중첩된 양자비트 한 개는 두 가지 경우의 수를 모두 가지고 있기 때문에, 중첩된 큐비트 8개는 00000000부터 11111111까지 256가지를 한꺼번 에 나타낸다. n개의 큐비트가 나타낼 수 있는 상태의 수는 2^n개로, 지수함수(기하급수)적으로 커진다.

 

 

※ 더 많은 과학기사를 2015년 12월호 과학동아에서 만나보세요.

 

 

이 기사가 괜찮으셨나요? 메일로 더 많은 기사를 받아보세요!

댓글 0

3 + 5 = 새로고침
###
    과학기술과 관련된 분야에서 소개할 만한 재미있는 이야기, 고발 소재 등이 있으면 주저하지 마시고, 알려주세요. 제보하기

    관련 태그 뉴스