양자 컴퓨팅 - 컴퓨팅의 더 빠른 미래

컴퓨터는 최근 몇 년 동안 우리 삶의 중요한 부분이 되었습니다. 교육이건 우주과학과 시연이건 어느 분야에서나 컴퓨터는 도처에 사용되며 오늘날에는 컴퓨터 없이는 어떤 작업도 수행할 수 없습니다. 따라서 컴퓨터가 발명된 이후로 컴퓨터의 크기는 줄어들고 용량은 커졌습니다. 예를 들어, 2010년에 1GB였던 스마트폰의 칩이 이제 1테라바이트 크기로 바뀌었다는 것을 눈치채셨을 것입니다. 그 결과 기술이 얼마나 빠르게 발전하는지 알 수 있습니다.
시간이 지남에 따라 컴퓨터가 더욱 강력해졌지만 오늘날 사용하는 컴퓨터에는 여전히 전력 소비와 같은 몇 가지 제한 사항이 있습니다. 이것은 도입될 컴퓨팅의 새로운 방법에 대한 문을 엽니다.

양자 컴퓨팅이란

양자 컴퓨팅은 중첩 및 얽힘과 같은 양자 현상을 사용하여 계산을 수행하는 컴퓨팅 유형입니다. 모든 소스의 데이터를 쉽게 쿼리, 모니터링, 분석 및 조치할 수 있는 능력 때문에 이 환상적인 기술 추세는 코로나바이러스의 확산을 피하고 실행 가능한 백신을 개발하는 데에도 관련되어 있습니다. 은행 및 금융은 양자 컴퓨팅이 신용 위험, 고주파 거래 및 사기 탐지를 제어하는 ​​데 사용되는 또 다른 산업입니다.

양자 컴퓨터 – 0과 1에 대한 다른 접근

현재 사용하고 있는 노트북이나 컴퓨터 에서 '비트'는 계산에 사용되며, 여기서 데이터는 0과 1의 이진수 또는 기계어를 사용하여 이진수의 형태로 저장됩니다. 1 컴퓨터는 이진 신호 즉 0과 1만 이해하고 컴퓨터의 회로, 즉 이진 코드의 회로만 이해하기 때문에 컴퓨터는 이진 신호 즉 0과 1과 이진 코드의 회로만 인식하고 변환합니다. 0은 꺼짐, 1은 켜짐을 나타내는 전기 충격으로 변환합니다.
모든 소프트웨어는 컴퓨터용으로 생성된 다음 기계어로 변환되며 프로세서가 소프트웨어에 색상을 지정하면 이 기계어를 사용하여 모든 프로세스를 수행합니다.

양자 컴퓨터: 양자 컴퓨팅의 기본 이론은 원자를 기반으로 하며, 아이디어는 원자를 마이크로 계산기로 사용하여 0(영)과 1(일)을 결정하는 것과 관련됩니다.

모든 원자는 물리학에 따라 자연적으로 회전하며 이 회전은 상향 회전 또는 하향 회전, 즉 위아래로 회전할 수 있습니다. 디지털 기술을 보면 모든 것이 0과 1의 형태로 유지됩니다. 즉, 원자의 상향 스핀은 1, 하향 스핀은 0이지만 원자 스핀이 감지되면 0이 됩니다. 그래서 그것은 동시에 상단과 하단 모두에있을 수 있습니다. 이것이 일반적인 컴퓨터의 비트와 동일하지 않기 때문에 큐빗이라고 불리는 이유입니다. 큐비트라고도 하는 양자 비트는 비트의 정보가 0 또는 1의 형태를 취할 수 있는 반면 큐비트의 정보는 0 또는 1의 형태를 취할 수 있다는 점에서 비트와 다릅니다. 0 또는 1 값으로.

따라서 복잡한 계산을 계산하고 해결하기 위해 양자 기초를 포함하는 컴퓨터가 양자 컴퓨터가 됩니다.

40입방 크기의 양자 컴퓨터는 오늘날의 슈퍼컴퓨터와 유사한 계산 능력과 오늘날의 슈퍼컴퓨터보다 훨씬 빠르게 데이터를 계산할 수 있는 능력을 갖고 있는 것으로 보고되고 있다.

우리의 슈퍼컴퓨터는 이제 우리의 최신 문제를 처리하기에 충분하지 않습니다.

우리는 지금까지 대부분의 문제를 해결하기 위해 슈퍼컴퓨터에 의존해 왔습니다. 수천 개의 CPU 및 GPU 코어가 있는 매우 강력한 기존 컴퓨터입니다. 반면에 슈퍼컴퓨터는 처음에는 단순해 보이는 특정 유형의 문제를 해결하는 데 능숙하지 않습니다. 이것이 양자 컴퓨터가 필요한 이유입니다.
예를 들면 다음과 같은 시나리오를 고려하십시오. 저녁 파티에 까다로운 사람 10명을 앉혀야 하고 생각할 수 있는 모든 조합 중에서 완벽한 좌석 계획은 단 하나뿐입니다. 최상의 조합에 도달하기 전에 얼마나 많은 다른 조합을 시도해야 합니까?
N 계승 공식을 사용하면 단 10명에 대해 3,628,800, 즉 3백만 조합이 됩니다.
따라서 이러한 종류의 문제를 더 크게 유도하면 더 안정적이고 비용 효율적인 솔루션이 필요합니다.

또한 슈퍼컴퓨터에는 실제 상황의 수많은 조합을 처리할 수 있는 작업 메모리가 없기 때문에 이러한 유형의 문제가 더 큰 버전에서는 가장 강력한 슈퍼컴퓨터도 혼란스럽습니다.
각 조합은 슈퍼컴퓨터에서 하나씩 분석해야 하므로 시간이 오래 걸릴 수 있습니다.

양자 컴퓨터는 더 빠릅니다.

양자 컴퓨터는 양자 컴퓨터에 의해 생성된 방대한 다차원 공간에서 이러한 엄청난 문제를 나타낼 수 있습니다. 이것은 기존의 슈퍼컴퓨터가 할 수 없는 것입니다.

그런 다음 양자파 간섭 알고리즘을 사용하여 이 영역에서 솔루션을 찾고 사용 가능하고 이해할 수 있는 형태로 다시 변환합니다.

Grover의 탐색 은 이러한 원리를 사용하는 유망한 양자 알고리즘입니다. N개의 목록에서 하나의 항목을 찾아야 한다고 가정합니다. 기존 컴퓨터에서는 평균 N/2개의 항목을 확인해야 하고 최악의 경우 N을 모두 확인해야 합니다.
양자 컴퓨터에서 Grover의 검색 은 대략 N개를 확인한 후 항목을 찾습니다. 이는 처리 속도와 시간 절약 측면에서 상당한 개선을 제공합니다. 예를 들어, 1조 개의 목록에서 하나의 항목을 찾아야 하고 각 항목을 확인하는 데 1마이크로초가 걸린다고 가정합니다.
이런 식으로 전통적인 컴퓨터는 일주일 정도 걸립니다.
양자 컴퓨터가 그것을 완성하는 데는 약 1초가 걸립니다.
따라서 최적화 문제에 적합합니다.

양자 컴퓨터는 데이터 보안 환경을 바꿀 것입니다. 양자 컴퓨터가 오늘날의 많은 암호화 체계를 해독할 수 있다는 사실에도 불구하고 해킹 방지 대안을 개발할 것으로 예상됩니다.

구글의 양자컴퓨터 '시카모어(Sycamore)'는 세계에서 가장 강력한 컴퓨터로 1만년이 걸렸을 계산을 4분(200초) 만에 완료했다. 더 나은 약물을 생산하고 더 똑똑한 인공 지능을 개발하며 우주의 신비를 풀 수 있는 세계 최초의 완전히 작동하는 양자 컴퓨터의 시작입니다.

크기가 중요합니다.

양자 컴퓨터는 계산 능력 면에서 방대할 가능성이 있습니다. 실제로는 현재 가정용 냉장고 정도의 크기이며, 컨트롤 박스는 옷장 크기입니다.

양자 비트 또는 큐비트(CUE 비트)는 비트가 기존 컴퓨터에서 양자 형태로 정보를 저장하는 데 사용되는 것과 같은 방식으로 사용됩니다.

Advanced Tech 조합의 구현

초유체: 초유체는 초전도체를 냉각시키는 데 사용되었습니다. 우리는 이 초전도체를 물리학에서 허용하는 이론적으로 가장 낮은 온도인 절대 영도보다 섭씨 100분의 1도까지 냉각합니다.

초전도체 : 전자가 초전도체를 통과할 때 쿠퍼 쌍을 형성하고 조셉슨 접합으로 알려진 양자 터널을 통과합니다.

제어: 초전도성 큐비트. 큐비트의 동작을 조절하고 큐빗에서 광자를 발사하여 큐빗이 정보를 보유, 수정 및 읽도록 할 수 있습니다.

중첩: 큐비트 자체는 특히 유용하지 않습니다. 그러나 우리는 많은 것을 생성하고 중첩으로 알려진 상태에서 연결함으로써 큰 ​​계산 공간을 생성할 수 있습니다. 그런 다음 프로그래밍 가능한 게이트를 사용하여 이 영역의 복잡한 문제를 표현합니다.

얽힘 : 양자 얽힘은 큐비트가 무작위 동작에도 불구하고 완전히 결합된 상태를 유지하도록 합니다. 특정 복잡한 문제는 양자 얽힘을 활용하는 양자 알고리즘을 사용하여 보다 효율적이고 빠르게 해결할 수 있습니다.