양자 컴퓨팅：기원과 초월의 편년사

커환왕 6월 3일 소식
양자 컴퓨팅의 역사는 1980년대로 거슬러 올라갈 수 있으며 이 연구는 오늘날까지 계속되고 있습니다. 양자 컴퓨팅은 1981년 보스턴에서 열린 매사추세츠 공과 대학(MIT) 컨퍼런스에서 시작된 것으로 보입니다. 이 컨퍼런스는 “컴퓨터 물리학”이라고 불리며 IBM과 MIT 컴퓨터 과학 연구소가 공동 후원했습니다. 토론의 목적은 효과적인 계산 방법을 위한 새로운 과정을 공식화하고 이 분야의 연구를 주류로 만드는 것입니다. 당시 양자 컴퓨팅은 아직 널리 논의된 과학 분야가 아니었습니다.
 
Richard Feynman은 유명한 이론 물리학자이며, 양자 전기 역학 발전에 기여한 공로로 1965년 노벨 물리학상을 수상했습니다. 컴퓨터 물리학 컨퍼런스는 양자 컴퓨팅 발전의 중요한 순간인데, 양자 컴퓨팅을 시뮬레이션하려면 양자 컴퓨터가 필요합니다. 나중에 Feynman은 1982년 “Computer Simulation Physics”라는 제목의 논문을 발표했습니다. 이 연구 분야는 곧 바로 컴퓨터 과학자와 물리학자들의 관심을 끌었습니다. 따라서 이로부터 양자 컴퓨팅 작업이 시작되었습니다.
 
그 전에 1980년에 Paul Benioff는 논문에서 첫 번째 컴퓨터의 양자 역학 모델을 설명했습니다. 이것은 이미 양자 연구의 기초가 되었습니다. Feynman이 컨퍼런스에서 성명을 발표한 후 Paul Benioff는 계속해서 양자 기계식 튜링 머신 모델을 발전시켰습니다.
 
그런데 거의 10년 후 Peter Shore가 개발한 쇼어 알고리즘이 나왔고 이는 양자 컴퓨팅 역사에서 이정표로 간주됩니다. 이 알고리즘을 사용하면 양자 컴퓨터가 큰 정수를 더 빠른 속도로 분해할 수 있으며 많은 암호화 시스템을 해독할 수도 있습니다. 이 발견은 몇 시간 만에 전통적인 고전 컴퓨팅 알고리즘을 대체했기 때문에 양자 컴퓨팅 연구에 매우 큰 관심을 불러 일으켰습니다. 그후 1996년 러브 그로버는 양자 데이터베이스 검색 알고리즘을 발명했습니다. 이 알고리즘은 두 번째 속도 향상을 보여주고, 반드시 무작위 무차별 대입 검색을 통한 해결을 해야 하는 문제를 해결할 수 있으며, 또한 광범위한 문제 기반에도 응용될 수 있습니다. 
 
1998년에 그는 2큐 비트 핵 자기 공명 양자 컴퓨터에서 작동하는 양자 알고리즘의 첫 실험 시연을 증명했습니다. 같은 해 3큐 비트 핵 자기 공명 양자 컴퓨터가 개발되었고 아울러 그로버의 알고리즘이 핵 자기 공명 양자 컴퓨터에 처음으로 구현되었습니다. 
1999년과 2009년 사이에 몇 가지 실험적 진전이 발생했습니다. 2009년에 콜로라도주 NIST(National Institute of Standards and Technology) 팀은 최초의 범용 프로그래밍 가능 양자 컴퓨터를 출시했습니다. 이 컴퓨터는 2 큐 비트를 처리할 수 ​​있습니다.
10년 후 IBM은 상업용 통합 양자 컴퓨팅 시스템을 최초로 도입했습니다. 그후 IBM은 4개의 양자 컴퓨팅 시스템과 새로 개발 된 53큐 비트 양자 컴퓨터를 추가했습니다. 구글은 또한 2019년 말 이 분야에 막대한 공헌을 했습니다. 당시 구글 연구팀이 발표한 논문에서는 이미 양자 패권을 달성했다고 합니다. 미세한 큐 비트와 초전도 물질로 만든 54큐 비트 “시카모어” 프로세서는 불과 200초 만에 계산을 완료했다고 합니다. 2020년 IonQ는 이온 양자 컴퓨터를 출시하고 또한 클라우드를 통해 상업화 했습니다. 1980년대에 양자 컴퓨팅 기술이 발표된 이래 매일 새롭게 발전하고 있습니다. 
 
Fast Company의 보고서에 따르면 IBM은 2021년에 127큐 비트 IBM Quantum Eagle을 완성할 계획이며 2023년까지 IBM Quantum Condor라는 1000큐 비트 컴퓨터를 개발할 예정입니다. 
양자 컴퓨팅의 새로운 시대는 많은 혁신을 가져올 것입니다. 양자 컴퓨팅 혁명은 처리 효율성을 향상시키고 내재하는 양자 문제를 해결할 것입니다. 양자 컴퓨터는 작업에 큐비트를 사용하며 이러한 큐비트는 매우 빠른 속도로 대규모 계산을 진행할 수 있습니다.