오늘날 양자 과학은 큰 성과를 거두었지만 여전히 만족하지 못하는 사람들이 있습니다. 최근 University College London의 학장인 John Grisham 교수는 다보스에서 열린 세계 경제 포럼에서 연설을 했습니다, 이 연설에서 그는 “실험이 이미 끝났고 양자 컴퓨팅의 새로운 시대가 시작되어야 한다.”라고 제안했습니다.
양자 컴퓨팅이 학계의 관심을 끌어들이는 근본적인 이유는 당연히 양자 컴퓨팅의 비약적인 속도입니다. 그렇다면 두 번째 중요한 이유는 무엇일까요? 그리샴은 이를 "튜링 컴퓨팅"이라고 불렀습니다. 이 실험은 계산 속도, 정확도, 반복성 및 양자 역학과의 결합도 측면에서 크게 향상되었다고 합니다.
이 강의에서 그는 큐 비트와 일반 비트의 속도 비교를 열거했습니다. 튜링 머신은 우리가 늘 사용하는 확률 모델과는 다릅니다. 후자는 고전 물리학 중의 확률 모델이므로 큐 비트에 적용할 수는 없습니다. 이는 고전 물리학 중의 확률 모델이 큐 비트에 적용되지 않는다고 말하는 것이 아니라 큐 비트가 양자 얽힘 기능을 가지고 있다는 점을 말하고 싶습니다. 간단히 말하면, 두 큐 비트 사이에는 양자 중첩 상태가 발생하는데 이런 중첩 상태의 특성은 새로운 기계를 생산해 낼 수 있습니다. 그러나 양자 얽힘 상태의 발생 과정은 양자 입력을 동반할 것입니다. 새로운 기계가 바로 양자 컴퓨터가 될 수 있다는 것을 의미합니다. 그러나 양자 컴퓨터가 큐 비트를 발전시켜야 이유는 무엇일까요?
그리샴은 기존 컴퓨터가 여러 세대, 특히 세 세대에 걸쳐 발전되어야 한다고 예측합니다.
1 세대는 고체 재료를 사용하여 기본 구성 요소를 만든 다음 실리콘 또는 흑연을 기반으로 양자 컴퓨터가 발전합니다.
2 세대는 두 전자 상태의 방향 사이에 비압축 공유 결합을 가지고 큐 비트 발전을 진행합니다.
3 세대는 양자 중력장을 도입합니다. 이것이 3 세대 양자 컴퓨터가 더 많은 장점을 갖는 핵심적인 이유입니다.
큐 비트를 발전시켜야 한다고 그리샴이 지적하는 이유는 무엇일까요? 큐 비트는 튜링 머신의 능력을 갖고 있다고 이해를 하면 됩니다. 만약에 특정 상태에서 2 개의 큐 비트 사이에서 완전히 동일한 더하기, 빼기, 곱하기 및 나누기 연산을 수행할 수 있다면 튜링 머신과 동일하다고 볼 수 있습니다. 이는 속도가 빠르고 완전히 똑같은 출력을 얻을 수 있을 뿐만 아니라 매우 큰 튜링 결과를 얻을 수 있습니다. 그렇다면 큐 비트가 왜 이렇게 중요한가요? 그리샴은 “이것이 논리학에서 매우 중요한 역할을 하는데, 가장 단순한 논리학이 분석 문제 중의 정확한 결과를 실현하지만 동시에 계산 가능한 숫자 생성을 포기했습니다.”라고 설명합니다.
고전 물리학에서 3 + 3 = 5와 같은 순전히 수학적 문제를 해결하기 위해 많은 해독과 공식을 진행했지만 실제로는 무의미 하다고 그리샴은 덧붙입니다. 그러면 왜 이것을 해석할 수 없을까요?
그것은 바로 우리 스스로 수학적 문제를 생산하는 대신 고정된 언어 안으로 우리를 제한하기 때문입니다. 이 문제는 표면적으로는 동일 해 보이지만 실제로는 다릅니다.
큐 비트는 이전에 보았던 튜링 머신을 결합한 것이라고 말할 수 있습니다. 이런 심도 있는 연결의 결과는 확률 논리 모델 중에서 튜링 머신으로 표현됩니다. 반대로 큐 비트는 논리적 연결에서 대응하는 양자 사고를 운행할 수 있습니다. 그리샴이 연설 중에 언급한 튜링 연산법을 볼 수 있는데 진정한 튜링 연산법을 볼 수 있기를 바랍니다.
출처 : 바이두-서봉홍료과기
