요즘 최첨단을 달리고 있는 기술 중에 하나가 무엇이냐, 라고 물으면 "양자 컴퓨팅"을 들 수 있습니다.
양자 컴퓨팅은 "양자 물리학의 원리를 이용하여 컴퓨팅(계산)을 하는 기술"이라고 어렴풋이 알고만 있었는데요, 오늘 조금 더 자세히 그 정체와 대표 연구 기업에 대해 살펴보도록 하겠습니다.
양자 컴퓨팅이란?
양자 컴퓨팅은 양자 물리학의 원리를 사용하여 계산을 수행하는 컴퓨팅(계산) 유형입니다.
전통적인 컴퓨터에서 정보는 0 또는 1로 정의되는 비트에 저장됩니다.
양자 컴퓨팅에서 정보는 양자 비트 또는 큐비트에 저장됩니다. 큐비트는 동시에 0과 1이 될 수 있는데 이는 중첩이라고 하는 속성입니다.
이를 통해 양자 컴퓨터는 많은 양의 데이터 또는 복잡한 계산과 관련된 문제의 경우 기존 컴퓨터보다 훨씬 빠르게 특정 계산을 수행할 수 있습니다.
양자 컴퓨팅의 또 다른 핵심 속성은 얽힘(entanglement)으로, 한 큐비트의 상태가 다른 큐비트의 상태에 영향을 미치는 방식으로 두 개 이상의 큐비트를 연결할 수 있습니다.
이 속성을 통해 양자 컴퓨터는 특정 계산을 병렬로 수행할 수 있으므로 계산 속도를 더욱 높일 수 있습니다.
양자 컴퓨팅은 암호화, 화학, 머신 러닝을 포함한 많은 분야를 혁신할 수 있는 잠재력을 가지고 있지만 아직 개발 초기 단계에 있으며 특수 하드웨어 및 소프트웨어가 필요합니다.
양자 컴퓨팅의 목적
양자 컴퓨팅 개발의 주요 목적은 기존 컴퓨터가 효율적으로 해결할 수 없는 복잡한 문제를 해결하는 것입니다.
신약 설계, 물류 최적화, 복잡한 시스템 시뮬레이션과 같이 세계에서 가장 어려운 문제 중 상당수는 엄청난 양의 데이터를 처리하고 복잡한 계산을 수행해야 합니다.
양자 컴퓨팅은 중첩 및 얽힘과 같은 양자 역학의 특성을 활용하여 기존 컴퓨터보다 훨씬 빠르게 이러한 작업을 수행할 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다.
또한 양자 컴퓨팅은 통신/거래를 보호하기 위해 수학적 알고리즘에 의존하는 분야인 암호화를 개선하는 데 사용될 수 있습니다.
양자 컴퓨터는 현재 민감한 정보를 보호하는 데 사용되는 많은 암호화 프로토콜을 잠재적으로 깨뜨릴 수 있지만 양자 공격에 저항하는 새로운 암호화 알고리즘을 개발하는 데 사용될 수도 있습니다.
전반적으로 양자 컴퓨팅의 개발은 이전에 가능했던 것보다 더 빠르고 효율적인 문제 해결을 가능하게 함으로써 과학 및 공학에서 금융 및 국가 안보에 이르기까지 많은 분야를 혁신할 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다.
양자 컴퓨팅 분야 주도 기업
IBM
IBM은 1990년대부터 양자 컴퓨팅을 연구해 왔으며 양자 하드웨어 및 소프트웨어 개발에서 상당한 진전을 이루었습니다. IBM Quantum Experience 플랫폼을 통해 양자 컴퓨터에 대한 액세스를 제공합니다.
IBM Quantum
Program real quantum systems with the leading quantum cloud application.
quantum-computing.ibm.com
Google Quantum AI로 알려진 Google의 연구팀은 초전도 회로를 사용하는 양자 컴퓨터 개발에 노력해 왔습니다. 구글은 Sycamore 프로세서로 2019년에 양자 우위를 달성했습니다.
Hardware | Google Quantum AI
Our goal is to build scalable quantum computers that enable us to solve problems that would otherwise be impossible. Learn about our quantum processors, hardware capabilities, and our quantum research lab.
quantumai.google
Microsoft
Microsoft는 토폴로지 큐비트 아키텍처를 개발해 왔으며, 양자 컴퓨팅에 대한 다른 접근 방식보다 오류에 더 강하고 확장이 더 쉽다는 특징이 있습니다.
Azure Quantum 설명서, QDK 및 Q# API 참조 - Azure Quantum
Azure Quantum 서비스를 사용하여 양자 컴퓨팅 및 양자 유도 최적화에 대해 알아봅니다. Python 및 양자 프로그래밍 언어인 Q#을 사용하여 첫 번째 양자 프로그램을 작성합니다.
learn.microsoft.com
인텔
인텔은 초전도 큐비트를 개발해 왔으며 하드웨어, 소프트웨어 및 애플리케이션을 포함한 풀스택 양자 컴퓨팅 솔루션을 개발하기 위해 노력하고 있습니다.
Quantum Computing - Intel
Discover quantum computing with Intel's innovative technology and labs, advancing computing with qubits and quantum processing for data processing.
www.intel.com
하니웰(Honeywell)
하니웰은 다른 접근 방식보다 더 안정적이고 쉽게 확장할 수 있는 포획 이온(trapped-ion) 양자 컴퓨터를 개발하기 위해 노력해 왔습니다.
Quantum
After more than 130 years of innovation, our strengths in science, engineering and research, along with our domain and software expertise, allow us to offer our partners and customers a competitive edge. Trapped-ion quantum computers use numero
www.honeywell.com
Rigetti Computing
Rigetti는 양자 하드웨어 및 소프트웨어를 개발하는 스타트업입니다. 클라우드 플랫폼인 Forest를 통해 양자 컴퓨터 액세스를 제공합니다.
Quantum Computing
Practical quantum computing. Delivered over the cloud.
www.rigetti.com
IonQ
IonQ는 포획 이온 양자 컴퓨터를 개발하는 스타트업입니다. 그들은 지금까지 가장 정확한 양자 컴퓨터를 개발했다고 주장합니다.
IonQ | Trapped Ion Quantum Computing
Working to build the world's best quantum computers to solve the world's most complex problems
ionq.com
양자 컴퓨팅의 상용화 정도
양자 컴퓨팅은 아직 개발 초기 단계에 있지만 오늘날 이 기술을 상용화하는 응용 프로그램이 있습니다.
양자 컴퓨팅이 상업적으로 사용되고 있는 한 분야는 새로운 재료와 화학 물질의 개발입니다.
양자 컴퓨터는 양자 수준에서 분자 및 물질의 거동을 시뮬레이션할 수 있어 연구자가 특정 속성을 가진 새로운 물질을 설계하거나 약물 또는 기타 제품을 생산하는 데 사용할 수 있는 새로운 화학 반응을 발견하는 데 도움이 될 수 있습니다.
또 다른 영역은 금융 분야입니다. 양자 컴퓨터는 옵션 가격 책정 및 포트폴리오 최적화와 같은 복잡한 재무 계산을 기존 컴퓨터보다 더 효율적으로 수행할 수 있으므로 금융 회사가 더 나은 투자 결정을 내리고 위험을 더 효과적으로 관리할 수 있습니다.
또한 일부 회사는 클라우드 기반 플랫폼을 통해 양자 컴퓨터에 대한 액세스를 제공하여 연구원과 개발자가 양자 알고리즘을 실험하고 새로운 애플리케이션을 개발할 수 있도록 합니다.
이러한 양자 컴퓨팅의 상업적 응용 프로그램은 여전히 상대적으로 제한적이지만 기술은 빠르게 발전하고 있으며 앞으로 많은 산업에 상당한 영향을 미칠 것으로 예상됩니다.
이렇게 해서 간단하게, 양자 컴퓨팅의 개념과 주도 기업, 상용화 정도를 알아보았습니다.
중첩, 이온, 얽힘 등 여러가지 어려운 단어들이 나오는데, 양자 물리학에 대한 이해도 필요할 것 같습니다.
슈퍼 컴퓨터로 수천년이 걸리는 계산을 양자 컴퓨터로는 200초만에 해낼 수 있다고 하니, 양자 컴퓨팅 기술이 가져올 미래가 어떨지 기대도 되고 무섭기도 합니다.
그럼 오늘도 좋은 지식 한 조각 가져가셨길 바라며 글을 마칩니다.
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