양자컴퓨터

양자컴퓨터는 얽힘(entanglement)이나 중첩(superposition) 같은 양자역학적인 현상을 이용하여 자료를 처리하는 컴퓨터다.

개요

양자컴퓨터(quantum computer)란 양자역학의 원리에 따라 작동하는 컴퓨터이다. 기존 컴퓨터가 0과 1의 조합인 비트(bit) 단위로 모든 연산을 수행하는 것과 달리, 양자컴퓨터는 0과 1이 중첩된 상태인 큐비트(qubit) 단위로 연산을 수행한다. 큐비트를 이용하면, 기존 컴퓨터로 약 1,000년이 걸려야 풀 수 있는 암호를 양자 컴퓨터로 4분만에 풀 수도 있다. 1965년 리차드 파인만(Richard Feynman)이 처음 제안한 개념이다.

1997년 미국 IBM이 2 큐비트 기반의 양자컴퓨터 개발에 성공했다. 2013년 캐나다에서 512 큐비트 기반의 양자컴퓨터인 디웨이브2(D-Wave 2)를 개발했다. 양자컴퓨터는 기존 컴퓨터로는 연산하기 어려웠던 방대한 양의 데이터를 빠른 속도로 처리할 수 있는 능력이 있기 때문에, 인공지능(AI), 암호, 기후, 교통 등 다양한 분야에서 사용될 것으로 예상되고 있다.

특징

• 큐비트

비트 단위를 쓰는 기존 컴퓨터와는 다르게 양자컴퓨터는 큐비트단위를 쓴다. 기존 비트는 0과 1 두 숫자의 조합으로 모든 것을 표현한다. 이때문에 용량을 늘리는 데 한계가 있었다. 그에 반해 양자컴퓨터는 0,1의 두개의 상태를 동시에 가질 수 있다. 양자 정보의 기본 단위는 큐비트 또는 양자비트라고도 한다. 하나의 큐비트가 더해질 때마다 성능은 두배로 올라간다. 17큐비트는 6큐비트보다 2의 11승 즉, 2000배 이상 더 높은 성능을 가질 수 있다. 기존 슈퍼컴퓨터로 몇억년부터 수십년이 걸리는 소인수분해나 250자리 암호체계도 양자컴퓨터는 100초, 몇 분이면 풀린다. 또한 비트코인 같은 가상 화폐 채굴도 지금과 비교가 안될정도로 쉬워진다.

• 중첩

고전적인 컴퓨터는 하나의 입력값에 대해 하나의 결과만 내놓는다. 입력하는 값에 따라 출력값이 선형적으로 결정되는 결정론적인 체계이다. 이에 비해 양자적 수준 소립자를 이용하는 양자컴퓨터는 중첩을 이용한다. 중첩은 여러가지 상태가 동시에 하나의 입자에 나타나는 것을 말하며 양자의 불확정성과 연관된다. 중첩이란 단순히 가능성만을 이야기 하는 것이 아니다. 양자적 수준에서는 값이 관측되기 전까지 여러 상태가 확률적으로 중첩된 상태로 존재하다가, 관측하거나 조작을 하는 순간 어느 하나의 상태로 고정된다. 이러한 특징때문에 양자 컴퓨터는 적은 큐비트로도 많은 경우의 수를 표현 가능하며 큐비트 자체가 비결정론적이라 여러가지 결과값을 한 번에 내는게 가능하다. 또한 양자컴퓨터는 양자를 확률 파동함수로 표현했을 때 상반되는 상태가 상쇄되기 때무넹 오답을 빨리 제거 할 수 있다. 이런 장점은 양자컴퓨터의 작동원리가 기존 컴퓨터와 본질적으로 다르기때문에 나타난다. 이때문에 우리가 컴퓨터에 기대하는 빠름과 양자컴퓨터의 빠름과는 적용분야나 성격에 큰 차이가 나는 것이다.

• 디지털방식

양자 컴퓨터를 구현하는 방식은 두가지가 있다. 아날로그 방식과 디지털 방식으로 분류되는데 아날로그 방식은 D-웨이브, 디지털 방식은 IBM이 각각 대표하고 있다. 흔히 알고있는 양자 컴퓨터는 보통 원리적으로 기존 컴퓨터에 가까운 디지털 방식이다. 아날로그 방식보다 활용도가 훨씬 다양하기 때문에 업계에서는 범용 양자 컴퓨터 라고도 불린다. 구글의 양자 컴퓨터는 아날로그와 디지털을 통합해 하이브리드 방식을 체택중에 있다. 사용 소자에 따라 초전도 큐비트형, 스핀 큐비트형, 이온트랩형 등 다양한 방식으로 개발한다.

전망

시장조사기관 가트너에 따르면 글로벌 기업들이 양자컴퓨팅 프로젝트에 투자하는 예산이 2017년에 1%에 미치지 않았다. 그러나 2023년에 20%에 이를 것으로 예상하며 지난 2년동안 양자 컴퓨터에 대한 문의가 매년 3배이상씩 증가하고 잇다고 밝혔다. 상업적으로 사용가능하고, 가격적으로 수용가능하며 안정적인 품질의 양자 컴퓨터는 산업을 변화시킬 잠재력을 보유하고 있다고 평가 하였다.

같이 보기

• 컴퓨터
• 양자
• 양자역학
• 양자암호
• 양자얽힘
• 양자통신
• 큐비트
• 블록체인

이 양자컴퓨터 문서는 산업혁명에 관한 토막글입니다. 위키 문서는 누구든지 자유롭게 편집할 수 있습니다. [편집]을 눌러 이 문서의 내용을 채워주세요.

산업 : 산업, 산업혁명 □■⊕, 기술, 제조, 기계, 전자제품, 정보통신, 반도체, 화학, 바이오, 건설, 유통, 서비스, 에너지, 전기, 소재, 원소, 환경, 직업, 화폐, 금융, 금융사, 부동산, 부동산 거래, 부동산 정책, 아파트, 건물, 토지 산업혁명 가트너 하이퍼사이클 • 개량 • 개방 • 개선 • 개혁 • 교체 • 기술개발 • 기술발전 • 기술진보 • 기술혁명 • 대체 • 대체불가 • 발견 • 발명 • 발전 • 변모 • 변혁 • 변화 • 분업 • 분업화 • 산업 • 산업발전 • 산업혁명 • 산업화 • 융합 • 전파 • 정보혁명 • 진보 • 창의 • 창조 • 혁명 • 혁신 • 확대 • 확산 1차 산업혁명 (증기기관, 기계, 공장) 경공업 • 공업 • 공업화 • 공장 • 기계 • 기계업 • 기계화 • 러다이트 운동 • 면직물 • 방적기 • 방직기 • 석유 • 석탄 • 섬유 • 섬유업 • 수공업 • 원유 • 정유업 • 제강업 • 제조 • 제조업 • 제철업 • 중공업 • 증기기관 • 철강 • 철강업 • 화학공업 2차 산업혁명 (전기, 전자) 가전제품 • 내연기관 • 냉장고 • 대량생산 • 라디오 • 모터 • 발전 • 발전기 • 발전소 • 선풍기 • 세탁기 • 에어컨 • 오디오 • 원자 • 음향기기 • 전구 • 전기 • 전기공학 • 전기밥솥 • 전기전자 • 전기전자제품 • 전기제품 • 전등 • 전력 • 전력업 • 전류 • 전선 • 전자 • 전자계산기 • 전자공학 • 전자제품 • 전축 • 전화 • 전화기 • 조명기기 • 철도 • 축음기 • 카세트 • 텔레비전 3차 산업혁명 (컴퓨터, 인터넷) ICT • IT • PC • SNS • 개발자 • 검색 • 구글 • 네이버 • 네트워크 • 노트북 • 데스크탑 • 데이터 • 디지털 • 디지털화 • 마이크로소프트 • 메신저 • 모니터 • 모바일 • 모바일기기 • 반도체 • 서버 • 소프트웨어 • 슈퍼컴퓨터 • 스마트폰 • 아날로그 • 아마존 • 애플 • 야후 • ㈜엔씨소프트 • 와이파이 • 웹 • 웹브라우저 • 웹사이트 • 유튜브 • 이메일 • 인터넷 • 인터넷게임 • 인터넷뱅킹 • 인터넷쇼핑 • 전산 • 전산실 • 전산화 • 정보 • 정보격차 • 정보기술 • 정보사회 • 정보통신 • 정보통신기술 • 정보화 • 진공관 • 카카오 • 컴퓨터 • 코딩 • 통신 • 페이스북 • 포털 • 프로그래머 • 프로그래밍 • 프로그램 • 프린터 • 하드웨어 • 홈페이지 • 휴대폰 4차 산업혁명 (인공지능, 모빌리티) 3D 프린팅 • 4차 산업혁명 • 5G • 가상현실 • 드론 • 로봇 • 로봇 프로세스 자동화(RPA) • 메타버스 • 모빌리티 • 배터리 • 블록체인 • 빅데이터 • 사물배터리 • 사물인터넷 • 생성형 AI • 생체인식기술 • 수소경제 • 스마트공장(스마트팩토리) • 스마트시티 • 스마트팜 • 스마트 헬스케어 • 스마트홈 • 양자컴퓨터 • 엣지컴퓨팅 • 인공지능 • 인공지능 로봇 • 자율주행 • 자율주행 자동차 • 전기자동차 • 증강현실 • 클라우드 • 테슬라 • 푸드테크 • 핀테크 • 하이퍼루프 • 혼합현실 주요 인물 니콜라 테슬라 • 데니스 리치 • 래리 페이지 • 리누스 토르발스 • 마이클 패러데이 • 마크 저커버그 • 빌 게이츠 • 세르게이 브린 • 스티브 잡스 • 앤드루 카네기 • 윌리스 캐리어 • 일론 머스크 • 제임스 클러크 맥스웰 • 제임스 와트 • 제프 베조스 • 존 데이비슨 록펠러 • 콜린 클라크 • 토머스 에디슨 • 팀 버너스-리 기관 • 단체 • 전략 국가기반시설 디지털화(SOC 디지털화) • 국회 4차산업혁명포럼 • 그린 뉴딜 • 디지털 뉴딜 • 디지털 인프라 • 비대면 산업 • 세계4차산업혁명협의회 • 한국판 뉴딜 위키 : 자동차, 교통, 지역, 지도, 산업, 기업, 단체, 업무, 생활, 쇼핑, 블록체인, 암호화폐, 인공지능, 개발, 인물, 행사, 일반

개발 : 프로그래밍, 소프트웨어, 데이터, 솔루션, 보안, 하드웨어, 컴퓨터 □■⊕, 사무자동화, 인터넷, 모바일, 사물인터넷, 게임, 메타버스, 디자인 컴퓨터 종류 PC • 넷북 • 노트북 • 데스크톱 • 마이크로컴퓨터 • 매킨토시 • 미니컴퓨터 • 서버컴퓨터 • 서피스 • 슈퍼컴퓨터 • 스마트워치 • 스마트폰 • 슬레이트PC • 양자컴퓨터 • 울트라북 • 워크스테이션 • 웨어러블 컴퓨터 • 조립컴퓨터 • 카PC • 컴퓨터 • 크롬북 • 태블릿PC • 펜티엄 • 피디에이(PDA) 컴퓨터 본체 CPU • GPU • 가속처리장치(APU) • 그래픽처리장치(GPU) • 랜카드 • 램(RAM) • 롬(ROM) • 마이크로프로세서 • 메모리 • 메모리 세그먼트 • 메모리 슬롯 • 메인보드 • 배드섹터 • 버스 • 보조기억장치 • 본체 • 사운드카드 • 슬롯 • 에스에스디(SSD) • 주기억장치 • 중앙처리장치(CPU) • 진공관 • 칩 • 칩셋 • 캐시메모리 • 쿨러 • 트랜지스터 • 파워서플라이 • 프로세서 • 플래시메모리 • 하드디스크 • 확장슬롯 컴퓨터 주변장치 CRT • LCD • LED • SATA • SD카드 • 결선 • 광디스크 • 낸드메모리 • 동글 • 디램(DRAM) • 디브이디(DVD) • 디스크 • 마우스 • 마이크 • 메모리카드 • 모니터 • 모바일 어시스턴트 • 방향키 • 블루레이 • 블루레이디스크 • 스피커 • 씨디(CD) • 씨디롬(CD-ROM) • 에어팟 • 웹캠 • 유에스비(USB) • 유에스비 메모리(USB 메모리) • 이어폰 • 인텔 HD 그래픽스 • 입력장치 • 조이스틱 • 조이패드 • 주변장치 • 차음성 • 출력장치 • 커서 • 컨트롤러 • 케이블 • 키 • 키보드 • 프린터 • 프로젝터 • 플로피디스크 • 헤드 마운트 디스플레이(HMD) • 헤드셋 • 헤드폰 • 화면 컴퓨터 명칭 8086 • 8088 • 80286 • 80386 • 80486 • ABC컴퓨터 • IBM • Z1 • 리스크파이브 • 마크원 • 메인프레임 • 바이낙 • 브리슬콘 • 시카모어 • 알테어 8800 • 에니악 • 에드박 • 에드삭 • 유니박 • 이아스 • 일리악 • 조니악 • 콜로서스 슈퍼컴퓨터 HPC5 • 누리온 • 마르코니-100 • 서밋 • 선웨이타이후라이트 • 셀레네 • 시에라 • 티앤허-2A • 프론테라 • 피즈 다인트 • 후가쿠 양자컴퓨터 53 큐빗 양자컴퓨터 • 디웨이브2 • 디웨이브2X • 디웨이브시스템즈 • 퀀타플로우 계산장치 계산기 • 계산장치 • 기계식 연산장치 • 라이프니츠 계산기 • 전자계산기 • 전자회로 • 차분기관 • 톱니바퀴를 이용한 수동계산기 • 파스칼린 • 해석기관 컴퓨터 연산 PPI • 니블 • 바이트 • 비트 • 연산 • 컴퓨팅 • 큐비트 컴퓨터 인물 더글러스 엥겔바트 • 리처드 파인만 • 리 펠젠스타인 • 밥 알브레히트 • 스티브 돔피어 • 스티브 잡스 • 시모어 크레이 • 앨런 튜링 • 에드 로버츠 • 제임스 서덜랜드 • 존 드레이퍼 • 찰스 배비지 • 콘라트 추제 • 토머스 왓슨 • 하워드 에이킨 위키 : 자동차, 교통, 지역, 지도, 산업, 기업, 단체, 업무, 생활, 쇼핑, 블록체인, 암호화폐, 인공지능, 개발, 인물, 행사, 일반