강력한 양자 컴퓨터의 발전이 이 세상에 충격을 줄 것이라는 데는 의심의 여지가 없습니다. 양자 컴퓨터가 현대 컴퓨터 보안에 대한 위협을 평가할 수가 없으며, 이에 대해 어디까지 걱정을 해야 할지는 아직 명확하지 않습니다.
양자 컴퓨터를 이해하는데 있어 어려움 중 하나는 매우 직관적이지 않은 물리 이론에 의존할 수 있다는 것입니다. 양자 세계와 우리가 태어나서 알게 된 일상적인 세계와는 완전히 다릅니다. 물리학자들 조차도 양자 물리가 왜 발생하는지를 완전히 이해할 수 없습니다.
흑과 백 혹은 예와 아니오에 익숙한 일반적인 컴퓨터를 다루는 과학자들에게 양자 컴퓨터는 너무나도 낯선 것입니다. 큐 비트를 예로 들어 보면, 그것들은 하나의 단위가 아니라 둘입니다. 더 이해하기 어려운 것은 그들이 독립적으로 작동하지 않고 얽힘을 통해 서로 영향을 미친다는 것입니다. 이것이 바로 양자 컴퓨터의 연산 능력이 강한 이유 중 하나입니다.
기존 컴퓨터는 사용 가능한 비트 수에 따라 확장을 진행하지만 양자 컴퓨터의 컴퓨팅 성능은 내부에서 실행되는 큐 비트 수와 지수 관계를 이룹니다. 두 자리 이진수인 컴퓨터는 네 가지 상태 (00, 01, 10, 11)를 구성할 수 있습니다. 그러나 기존 컴퓨터는 한 번에 하나의 상태만 처리할 수 있는 반면, 양자 컴퓨터는 모든 상태를 동시에 처리할 수 있습니다. 원칙적으로 기존 컴퓨터가 소비하는 시간을 1/4로 줄일 수 있습니다.
동시에 컴퓨터에 큐 비트가 많을 수록 이러한 이점이 더 커집니다. 2 큐 비트 컴퓨터는 4 대의 기존 컴퓨터 작업을 병렬로 효과적으로 처리할 수 있습니다. 20 큐 비트 컴퓨터 한 대는 기존 컴퓨터 1 백만 대 이상의 작업을 병렬로 처리할 수 있습니다. 비록 이것이 완전히 정확하지는 않지만, 확실히 양자 컴퓨터의 잠재적인 힘을 보여주는 것 입니다.
그러나 양자 컴퓨터가 실제로 등장하기 전에 우리는 두 가지 주요 과제를 해결해야 합니다. 첫 번째는 하드웨어 입니다. 양자 컴퓨터는 충분한 큐 비트를 가져야 하고 충분히 긴 양자 상태로 유지되어야 하기 때문입니다. 두 번째는 임의의 소음 입니다. 예를 들면, 큐 비트를 방해하는 열이나 진동과 같습니다. 이것이 계산에 오류를 일으키고 양자 상태 자체를 방해합니다.
오늘날 IBM, Microsoft 및 Google과 같은 일부 대기업은 이미 양자 컴퓨팅을 위한 프로그래밍 언어를 개발하고 있습니다. Amazon과 IBM은 심지어 양자 컴퓨터 애호가를 위해 간단한 양자 컴퓨터 내부 테스트 할당량도 제공합니다. 이 뿐만 아니라 수십 개의 신생 기업이 등장했으며, 이들은 모두 양자 미래를 준비하는 소프트웨어 제품을 개발하고 있습니다.
이 미래는 얼마나 오래 기다려야 할까요? 현재 대부분의 양자 컴퓨터는 최대 100 큐 비트를 가지고 있습니다. 앞으로 몇 년 안에 이 숫자는 약 1,000개로 증가할 것입니다. 그러나 진정으로 사용할 수 있는 양자 컴퓨터는 적어도 10 년은 걸릴 수 있습니다. 이 기간 동안 우리의 전통적인 컴퓨터 세계는 여전히 상대적으로 안전합니다.
출처 : 마이두-과학당안 오밀관
