컴퓨팅 파워는 위기 지점에 도달하고 있습니다. 컴퓨터가 도입된 이후의 추세를 계속 따라가면 2040년까지 양자 컴퓨팅을 해독할 수 없다면 전 세계 모든 기계에 전원을 공급할 수 있는 능력을 갖지 못할 것입니다.
양자 컴퓨터는 기존 컴퓨터보다 더 빠른 속도와 더 강력한 보안을 약속하며 과학자들은 수십 년 동안 양자 컴퓨터를 만들기 위해 노력해 왔습니다.
양자란 무엇이며 우리에게 어떻게 도움이 됩니까?
양자 컴퓨팅은 한 가지 기본적인 방식, 즉 정보가 저장되는 방식에서 기존 컴퓨팅과 다릅니다. 양자 컴퓨팅은 중첩이라고 하는 양자 역학의 이상한 속성을 최대한 활용합니다. 이는 하나의 '단위'가 기존 컴퓨팅에서 발견되는 등가물보다 훨씬 더 많은 정보를 보유할 수 있음을 의미합니다.
정보는 '에 저장됩니다.비트' 상태에서 '1' 또는 '0,' 켜거나 끄는 전등 스위치처럼. 대조적으로 양자 컴퓨팅은 '일 수 있는 정보 단위를 포함할 수 있습니다.1,’ ‘0,' 또는 두 상태의 중첩.
중첩을 구체로 생각하십시오. ‘1'는 북극에 쓰여 있고, '0'는 남쪽에 두 개의 고전적인 비트로 쓰여 있습니다. 그러나 양자 비트(또는 큐비트)는 양극 사이 어디에서나 찾을 수 있습니다.
"동시에 켜고 끌 수 있는 양자 비트는 정보를 보다 효율적으로 저장하고 처리하는 혁신적인 고성능 패러다임을 제공합니다." 쿠에이 린 치우 2017년 Alphr에게. Chiu 박사는 Massachusetts Institute of Technology에서 재료의 양자 역학적 거동에 대한 연구원이었습니다.
하나의 장치에 훨씬 더 많은 양의 정보를 저장할 수 있다는 것은 양자 컴퓨팅이 오늘날 우리가 사용하는 컴퓨터보다 더 빠르고 에너지 효율적일 수 있음을 의미합니다. 그렇다면 달성하기가 왜 그렇게 어려운가요?
큐비트 만들기
양자 컴퓨터의 중추인 큐비트는 만들기가 까다로우며 일단 설정되면 제어하기가 훨씬 더 어렵습니다. 과학자들은 양자 컴퓨터에서 작동하는 특정 방식으로 상호 작용하도록 해야 합니다.
연구원들은 초전도 물질, 이온 트랩에 있는 이온, 개별 중성 원자 및 다양한 복잡성을 가진 분자를 사용하여 이를 구축하려고 시도했습니다. 그러나 오랫동안 양자 정보를 보유하게 만드는 것은 어려운 일입니다.
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최근 연구에서 MIT의 과학자들은 단지 두 개의 원자로 구성된 간단한 분자 클러스터를 큐비트로 사용하는 새로운 접근 방식을 고안했습니다.
논문의 주저자인 Martin Zwierlein 교수는 2017년 Alphr에 "우리는 초저온 분자를 '큐비트'로 사용하고 있습니다."라고 말했습니다. “분자는 원자, 이온, 초전도 큐비트 등과 같은 다른 시스템에 비해 매우 유리한 특성을 가진 양자 정보의 운반체로 오랫동안 제안되어 왔습니다. “여기에서 우리는 처음으로 초저온 분자 가스에 이러한 양자 정보를 오랜 기간 동안 저장할 수 있음을 보여줍니다. 물론 궁극적인 양자 컴퓨터는 계산도 해야 합니다. 예를 들어 큐비트가 서로 상호 작용하여 일명 '게이트'. Zwierlein은 계속해서 “그러나 먼저 양자 정보를 보유할 수 있다는 것을 보여줘야 합니다. 완료."
MIT에서 생성된 큐비트는 이전 시도보다 더 오래 양자 정보를 유지했지만 여전히 1초 동안만 유지되었습니다. 이 기간은 짧게 들릴 수 있지만 "실제로 수행된 유사한 실험보다 천 배 정도 더 길다"고 Zwierlein은 설명했습니다.
보다 최근에는 뉴사우스웨일즈 대학의 연구원들이 양자 컴퓨팅을 향한 노력에서 상당한 돌파구를 마련했습니다. 그들은 새로운 유형의 큐비트를 발명했습니다. 플립플롭 큐비트, 인 원자의 전자와 핵을 사용합니다. 자기 신호가 아닌 전기 신호로 제어되므로 배포가 더 쉽습니다. '플립플롭' 큐비트는 전기장을 사용하여 핵에서 전자를 끌어당겨 전기 쌍극자를 생성하는 방식으로 작동합니다.
큐비트를 넘어서
그러나 과학자들이 알아내야 하는 것은 큐비트만이 아니다. 양자 컴퓨팅 칩을 성공적으로 만들기 위해서는 재료도 결정해야 한다.
치우 종이2017년 초에 발표된 는 양자 컴퓨팅 칩의 기초를 형성할 수 있는 초박형 재료 층을 발견했습니다. Chiu는 Alphr에게 "이 연구에서 흥미로운 점은 우리가 올바른 재료를 선택하고 고유한 특성을 찾고 그 이점을 사용하여 적합한 큐비트를 구축하는 방법입니다."라고 말했습니다.
"무어의 법칙에 따르면 실리콘 칩의 트랜지스터 밀도는 약 18개월마다 두 배가 됩니다."라고 Chiu는 Alphr에 말했습니다. "그러나 이러한 점진적으로 축소된 트랜지스터는 결국 양자 역학이 중요한 역할을 하는 작은 규모에 도달할 것입니다."
치우가 언급한 무어의 법칙은 1970년 인텔 공동 창업자인 고든 무어가 개발한 컴퓨팅 용어다. 컴퓨터의 전반적인 처리 능력은 약 2년마다 두 배가 된다고 합니다. Chiu가 말했듯이 칩의 밀도는 감소합니다. 양자 컴퓨팅 칩이 잠재적으로 답할 수 있는 문제입니다.
양자 컴퓨팅은 궁극의 허상입니까?
베이퍼웨어란?
용어를 들어본 적이 없는 경우 증기 제품, 본질적으로 광고되지만 아직 사용할 수 없거나 사용할 수 없게 될 가능성이 있는 소프트웨어 관련 제품입니다. 한 가지 예는 많이 판매되었지만 빛을 보지 못한 소프트웨어 제품입니다.
사람들이 수십 년 동안 양자 컴퓨터의 영향에 대해 낙관적인 예측을 했지만, 비즈니스 및 연구 환경의 발전, 우리는 양자의 꿈을 달성하는 데 얼마나 가깝습니까? 컴퓨팅? 이 상황은 미래의 증기 제품에 대한 예측입니까, 아니면 쓸모가 있습니까?
우리는 양자 컴퓨팅의 현실 다른 기사에서. 요약하면 양자 컴퓨터는 향후 1~2년 안에 기존 컴퓨터보다 훨씬 더 빠르게 매우 비현실적인 계산을 수행할 가능성이 높습니다. 그러나 간단한 프로세스가 아니며 일반 소비자에게 저렴하거나 유익하지 않습니다.
