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양자 컴퓨팅, 작동 방식 및 미래의 잠재력에 대해 자세히 살펴보십시오.
"양자 물리학을 이해한다고 생각하면 양자 물리학을 이해하지 못합니다."이 인용문은 물리학 자 Richard Feynman이 말한 것이지만 그가 실제로 그것을 말했는지 여부는 불분명합니다. 1995 년 MIT 간행물에서보다 신뢰할 수있는 Feynman의 인용문은 다음과 같습니다.“나는 아무도 양자 역학을 이해하지 못한다고 안전하게 말할 수 있다고 생각합니다.”
양자 현실
이제 막을 내 렸습니다. 우리가 알고있는 것이 있는지 살펴 보겠습니다. 양자 역학은 이상하다. 양자 수준의 작은 입자는 예상대로 작동하지 않습니다. 상황이 다릅니다.
양자 우주에서 미친 일이 일어나고 있습니다. 본질적인 무작위성, 불확실성, 얽힘이 있습니다. 그것은 모두 조금 보인다.
우리는 원자와 아 원자 입자가 마치 마치 연결된 것처럼 행동한다는 것을 알고 있습니다. 아인슈타인 (Einstein)은 양자 얽힘 (Quantum Enanglement)을“먼 거리에서의 스푸키 액션 (spooky action)”이라고 불렀습니다. 물리적으로 떨어져 있지만 같은 방식으로 행동하고 동일한 성질을 가지고 하나의 역할을하는 두 물체를 상상해보십시오. 이제이 두 물체가 10 만 광년 떨어져 있다고 상상해보십시오. 정말로 이상하다.
더있다. 양자 역학의 불확실성 원리는 입자의 특정 특성을 알 수 없다고 말합니다. 파동 함수의 붕괴와 관련이있는 디코 히 런스 문제를 추가하십시오. 그리고 이중 슬릿 실험의 버전은 하나의 양자 물체가 동시에 두 곳에있을 수 있으며, 관측이 아 원자 입자의 성질을 변화 시키거나 전자가 시간에 따라 이동 한 것으로 보인다고 제안합니다.
이제 양자 컴퓨터를 만드는 것이 왜 그렇게 어려운지 알 수 있습니다. 그러나 이것이 사람들이 시도하는 것을 방해하지는 않습니다. 양자 컴퓨팅에 대한 자세한 내용은 양자 컴퓨팅이 빅 데이터 고속도로에서 다음 차례가 될 수있는 이유를 참조하십시오.
양자 비트 만들기
불확실성의 문제는 계산이 어렵다는 것입니다. 목표는 항상 움직입니다. 수학적 시스템을 개발하더라도 오류를 어떻게 수정합니까? 그리고 당신은 바이너리가 어렵다고 생각했습니다.
호주 뉴 사우스 웨일즈 대학교 (University of New South Wales)의 Andrea Morello 교수는“Qubit은 어떤 적절한 상황에서 두 개의 양자 레벨만을 가진 것으로 취급 될 수있는 양자 기계 시스템이다. "그리고 일단 그것을 가지고 있다면, 그것을 사용하여 양자 정보를 인코딩 할 수 있습니다."
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말보다 쉬웠다. 현재의 양자 컴퓨터는 아직 강력하지 않습니다. 그들은 여전히 빌딩 블록을 제대로 얻으려고 노력하고 있습니다.
큐비 트라고도하는 양자 비트는 이진 디지털 컴퓨팅의 클래식 비트보다 기하 급수적으로 잠재력이 더 높습니다. 기본 입자는 중첩으로 알려진 품질 인 동시에 여러 상태에있을 수 있습니다. 클래식 비트는 두 상태 중 하나 (하나 또는 0) 일 수 있지만, 큐비 트는 동시에 두 위치 모두에있을 수 있습니다.
동전을 생각하십시오. 머리 또는 꼬리의 양면이 있습니다. 동전은 이진입니다. 그러나 동전을 공중으로 뒤집어 놓고 계속 뒤집히고 있다고 상상해보십시오. 뒤집는 동안 머리가되거나 꼬리입니까? 상륙해야한다면 어떻게 될까요? 뒤집기 동전을 어떻게 정량화 할 수 있습니까? 그것은 중첩을 설명하기위한 연약한 시도입니다.
그렇다면 어떻게 큐빗을 만드나요? 만약 양자 물리학 자들이 양자 역학을 이해하지 못한다면, 여기에서 적절한 설명을하기 힘들 것입니다. 큐 비트 생성을 위해 테스트중인 기술 목록을 결정합니다.
- 초전도 회로
- 스핀 큐 비트
- 이온 트랩
- 광자 회로
- 토폴로지 브레이드
이들 중 가장 인기있는 것은 처음 두 가지입니다. 다른 하나는 대학 연구의 주제입니다. 첫 번째 기술에서 전자기 간섭을 제거하기 위해 초전도체가 과냉각됩니다. 그러나 일관성 시간은 비교적 짧으며 상황이 무너집니다. Morello 교수는 스핀 기술을 연구하고 있습니다. 양자 입자는 자석처럼 전하를 띤다. 그는 마이크로파 펄스를 보내서 전자가 다운되지 않고 회전하도록하여 단일 전자 트랜지스터를 만들 수있다.
그러면 내결함성 및 오류 수정 문제가 남아 있습니다. 산타 바바라 (Santa Barbara) 캘리포니아 대학교 (University of California)의 연구원들은 큐 비트 게이트를 통해 99.4 %의 충실도를 달성했습니다. 옥스포드 대학에서 99.9 %의 게이트 충실도를 달성했습니다. 우리가 아직 있습니까?
우리는 얼마나 가깝습니까?
Edwin Cartlidge는 광학 및 포토닉스 뉴스에 대한 2016 년 10 월 기사에서이 질문을합니다. 2015 년 ETSI의 경고에 따르면 조직은 "양자 안전"암호화 기술로 전환해야한다고합니다.
Google, Microsoft, Intel 및 IBM이 모두 게임에 있습니다. 구글이 추구하는 한계 중 하나는 그들이 "양자 우위"라고 불렀던 것입니다. 그것은 양자 컴퓨터가 고전 컴퓨터로는 할 수없는 일을하는 지점을 설명하는 데 사용됩니다.
Scientific American의 David Castelvecchi에 따르면 IBM은 2017 년에 "유니버설"양자 컴퓨터를 출시 할 계획입니다. “IBM Q”라고 불리는이 서비스는 인터넷을 통해 유료로 제공되는 클라우드 기반 서비스입니다. 이제 온라인에서 사용할 수있는 Quantum Experience를 사용해보고 그들이하는 일을 맛볼 수 있습니다. 그러나 Castelvecchi는 이러한 노력 중 어느 것도 기존 컴퓨터보다 강력하지는 않다고 말합니다. 양자의 우위는 아직 확립되지 않았습니다.
Techopedia가 2013 년에보고 한 바와 같이 Google은 일단 개발 된 성숙한 양자 컴퓨터를위한 많은 응용 프로그램을 보유하고 있습니다. Microsoft는 위상 양자 컴퓨팅을 연구하고 있습니다. 몇몇 신생 기업이 증가하고 있으며 현장에서 많은 작업이 이루어지고 있습니다. 그러나 일부 전문가들은 접시가 아직 완전히 요리되지 않았다고 경고합니다. 오스트리아 인스 브루 크 대학교 (University of Innsbruck)의 Rainer Blatt는“미래에 대한 보도 자료는 없다”고 말했다. 물리학자인 데이비드 와인 랜드 (David Wineland)는“장기적으로 낙관적이지만“장기적”이란 말은 잘 모르겠습니다”라고 말합니다 (Google의 Quantum Computer가 할 수있는 5 가지 멋진 일 참조).
퀀텀 컴퓨팅의 우월성을 달성하더라도 조만간 랩톱을 교체하지 마십시오. 양자 컴퓨터는 초기 바이너리와 마찬가지로 특정 목적을위한 전용 장치 일 수 있습니다. 가장 일반적인 용도 중 하나는 양자 컴퓨터가 양자 역학을 시뮬레이션하도록하는 것입니다. 일기 예보와 같은 집중적 인 컴퓨터 운영 외에도 양자 컴퓨팅 사용은 중앙 집중화되어 클라우드로 제한 될 수 있습니다. 물론, 그것은 완벽한 장소 일 수 있습니다.
결론
Morello 교수는 양자 컴퓨팅의 주요 과제를 명확하게 식별했습니다. 정보 인코딩을 시작하기 전에 qubit을 사용하여 두 개의 개별 양자 레벨을 설정할 수 있어야합니다. 일단 달성되면, 양자 컴퓨팅은 기존 컴퓨터보다 "지수 적으로 더 큰 계산 공간에 액세스 할 수있게합니다". 예를 들어 300 큐 비트 (N 큐 비트 = 2)의 양자 컴퓨터엔 클래식 비트)는 우주에 입자가있는 것보다 더 많은 정보 비트를 처리 할 수 있습니다.
그것은 많은 비트입니다. 그러나 여기에서 거기로가는 것은 약간의 일이 필요합니다.