꿈의 기술 양자 컴퓨터, 일반 컴퓨터와 무엇이 다를까?
일반 컴퓨터가 아무리 빨라도 풀 수 없는 문제가 있다. 현재 전 세계 은행 시스템을 보호하는 암호화 방식을 기존 슈퍼컴퓨터로 해독하려면 우주의 나이보다 긴 시간이 걸린다는 추정이 있다. 양자 컴퓨터는 그 계산을 단 몇 분 안에 끝낼 수 있다. 이 한 가지 사실만으로도 양자 컴퓨터가 왜 '꿈의 기술'로 불리는지 충분히 설명된다. Photo by Marcel Strauß on Unsplash 양자 컴퓨터란 무엇인가 — 쉽게 풀어보면 비트와 큐비트의 결정적 차이 일반 컴퓨터는 '비트(bit)'를 사용한다. 비트는 0 아니면 1, 딱 두 가지 상태만 가질 수 있다. 전기 스위치가 켜지거나 꺼지는 것과 같다. 수십억 개의 스위치를 엄청나게 빠르게 껐다 켰다 하면서 계산을 수행하는 것이 기존 컴퓨터의 본질이다. 양자 컴퓨터는 '큐비트(qubit)'를 사용한다. 큐비트는 0이면서 동시에 1일 수 있다. 이것을 '중첩(superposition)'이라고 부른다. 동전을 공중에 던진 상태를 상상해보자. 바닥에 떨어지기 전까지 앞면도 아니고 뒷면도 아닌 두 가지 가능성이 동시에 존재한다. 큐비트는 바로 그 상태를 유지하면서 계산에 참여한다. 큐비트가 2개면 동시에 4가지 상태를, 3개면 8가지 상태를 표현할 수 있다. 큐비트가 300개가 되면 동시에 표현 가능한 상태의 수가 우주에 존재하는 원자의 수보다 많아진다. 이것이 양자 컴퓨터의 폭발적인 계산 능력의 핵심이다. 얽힘과 간섭 — 두 가지 핵심 원리 '얽힘(entanglement)'은 두 큐비트가 물리적으로 멀리 떨어져 있어도 서로의 상태가 즉각적으로 연동되는 현상이다. 한쪽의 상태를 측정하면 다른 쪽의 상태가 동시에 결정된다. 아인슈타인이 '유령 같은 원격 작용'이라고 불렀을 만큼 직관에 반하는 현상이다. '간섭(interference)'은 ...