양자 컴퓨팅이란 무엇입니까?

양자 컴퓨팅은 양자 역학을 사용하여 믿을 수 없을 정도로 빠른 속도로 엄청난 양의 정보를 처리합니다. 데스크탑 컴퓨터가 해결하는 데 몇 년 또는 수십 년이 걸리는 문제를 양자 컴퓨터가 해결하는 데는 몇 분에서 몇 시간이 걸립니다.

양자 컴퓨팅은 새로운 세대의 슈퍼컴퓨터를 위한 무대를 마련하고 있습니다. 이러한 양자 컴퓨터는 모델링, 물류, 추세 분석, 암호화 및 인공 지능.

양자 컴퓨팅 설명

양자 컴퓨팅의 아이디어는 1980년대 초반 Richard Feynman과 Yuri Manin이 처음 상상했습니다. Feynman과 Manin은 양자 컴퓨터가 데스크톱 컴퓨터가 할 수 없는 방식으로 데이터를 시뮬레이션할 수 있다고 믿었습니다. 연구원들이 최초의 양자 컴퓨터를 만든 것은 1990년대 후반이 되어서였습니다.

양자 컴퓨팅의 기본 처리 단위는 양자 비트 또는 큐비트입니다. 큐빗은 단일 원자, 아원자 입자 또는 초전도 전기 회로의 양자 역학적 특성을 사용하여 양자 컴퓨터에서 생성됩니다.

큐비트는 큐비트가 1 또는 0 양자 상태에 있을 수 있다는 점에서 데스크톱 컴퓨터에서 사용하는 비트와 유사합니다. 큐비트는 1과 0 상태의 중첩에 있을 수도 있다는 점에서 다릅니다. 즉, 큐비트는 1과 0을 동시에 나타낼 수 있습니다.

큐비트가 중첩되면 두 개의 양자 상태가 함께 추가되어 다른 양자 상태가 생성됩니다. 중첩은 여러 계산이 동시에 처리됨을 의미합니다. 따라서 2개의 큐비트는 4개의 숫자를 동시에 나타낼 수 있습니다. 일반 컴퓨터는 1 또는 0의 두 가지 가능한 상태 중 하나만 비트를 처리하고 계산은 한 번에 하나씩 처리됩니다.

양자 컴퓨터는 또한 얽힘을 사용하여 큐비트를 처리합니다. 큐비트가 얽혀 있을 때 해당 큐비트의 상태는 다른 큐비트의 상태에 따라 달라지므로 한 큐비트는 관찰되지 않은 쌍의 상태를 드러냅니다.

양자 프로세서는 컴퓨터의 핵심입니다

큐비트를 만드는 것은 어려운 작업입니다. 일정 시간 동안 큐비트를 유지하려면 동결된 환경이 필요합니다. 큐비트를 만드는 데 필요한 초전도 물질은 다음 온도로 냉각되어야 합니다. 절대 영도 (섭씨 영하 272도 정도). 큐비트는 계산 오류를 줄이기 위해 배경 잡음으로부터 보호되어야 합니다.

양자 컴퓨터의 내부는 화려한 금 샹들리에처럼 보입니다. 그리고 네, 그것은 진짜 금으로 만들어졌습니다. 컴퓨터가 정보를 잃지 않고 중첩을 생성하고 큐비트를 얽히게 할 수 있도록 양자 칩을 냉각시키는 희석 냉장고입니다.

양자 컴퓨터는 제어할 수 있는 양자 역학적 특성을 표시하는 모든 재료로 이러한 큐비트를 만듭니다. 양자 컴퓨팅 프로젝트는 초전도 와이어 루프, 전자 회전, 광자의 이온 또는 펄스 트래핑과 같은 다양한 방식으로 큐비트를 생성합니다. 이 큐비트는 희석 냉장고에서 생성된 영하의 온도에서만 존재합니다.

양자 컴퓨팅 프로그래밍 언어

양자 알고리즘은 데이터를 분석하고 데이터를 기반으로 시뮬레이션을 제공합니다. 이러한 알고리즘은 양자 중심 프로그래밍 언어로 작성되었습니다. 연구원과 기술 회사에서 여러 양자 언어를 개발했습니다.

다음은 양자 컴퓨팅 프로그래밍 언어 중 일부입니다.

• QISKit: NS 양자 정보 소프트웨어 키트 IBM의 퀀텀 프로그램을 작성, 시뮬레이션 및 실행하기 위한 풀 스택 라이브러리입니다.
• NS#: Microsoft에 포함된 프로그래밍 언어 양자 개발 키트. 개발 키트에는 양자 시뮬레이터와 알고리즘 라이브러리가 포함되어 있습니다.
• 서크: NS Google에서 개발한 양자 언어 파이썬 라이브러리를 사용하여 회로를 작성하고 양자 컴퓨터 및 시뮬레이터에서 이러한 회로를 실행합니다.
• 숲: 양자 프로그램을 작성하고 실행하는 Rigetti Computing에서 만든 개발자 환경입니다.

양자 컴퓨팅의 용도

실제 양자 컴퓨터는 지난 몇 년 동안 사용할 수 있게 되었으며 소수의 대기업만이 양자 컴퓨터를 보유하고 있습니다. 이러한 기술 회사 중 일부에는 Google, IBM, Intel 및 Microsoft가 있습니다. 이러한 기술 리더들은 다양한 문제를 해결하기 위해 제조업체, 금융 서비스 회사 및 생명 공학 회사와 협력하고 있습니다.

양자 컴퓨터 서비스의 가용성과 컴퓨팅 성능의 발전은 연구원과 과학자에게 이전에는 해결할 수 없었던 문제에 대한 솔루션을 찾을 수 있는 새로운 도구를 제공합니다. 양자 컴퓨팅은 엄청난 양의 데이터를 분석하는 데 필요한 시간과 리소스를 줄였습니다. 데이터, 해당 데이터에 대한 시뮬레이션 생성, 솔루션 개발 및 문제를 해결하는 새로운 기술 생성 문제.

비즈니스와 업계는 양자 컴퓨팅을 사용하여 비즈니스를 수행하는 새로운 방법을 모색합니다. 다음은 비즈니스와 사회에 도움이 될 수 있는 몇 가지 양자 컴퓨팅 프로젝트입니다.

• 항공 우주 산업은 양자 컴퓨팅을 사용하여 항공 교통을 관리하는 더 나은 방법을 조사합니다.
• 금융 및 투자 회사는 양자 컴퓨팅을 사용하여 금융 투자의 위험과 수익을 분석하고 포트폴리오 전략을 최적화하며 금융 전환을 해결하기를 희망합니다.
• 제조업체는 공급망을 개선하고 제조 프로세스의 효율성을 창출하며 신제품을 개발하기 위해 양자 컴퓨팅을 채택하고 있습니다.
• 생명 공학 회사는 신약 발견을 가속화하는 방법을 모색하고 있습니다.

양자 컴퓨터 찾기 및 양자 컴퓨팅 실험

일부 컴퓨터 과학자는 데스크톱 컴퓨터에서 양자 컴퓨팅을 시뮬레이션하는 방법을 개발합니다.

세계 최대의 기술 회사 중 다수가 양자 서비스를 제공합니다. 데스크톱 컴퓨터 및 시스템과 함께 사용하면 이러한 양자 서비스는 데스크톱 컴퓨터를 사용하여 양자 처리가 복잡한 문제를 해결하는 환경을 만듭니다.

• IBM이 제공하는 IBM Q 환경 클라우드를 통해 사용할 수 있는 여러 실제 양자 컴퓨터 및 시뮬레이션에 액세스할 수 있습니다.
• 알리바바 클라우드는 양자 컴퓨팅 클라우드 플랫폼 맞춤형 양자 코드를 실행하고 테스트할 수 있는 곳입니다.
• 마이크로소프트가 제공하는 양자 개발 키트 여기에는 Q# 프로그래밍 언어, 양자 시뮬레이터 및 바로 사용할 수 있는 코드의 개발 라이브러리가 포함됩니다.
• Rigetti는 현재 베타 버전인 양자 우선 클라우드 플랫폼을 보유하고 있습니다. 그들의 플랫폼은 Forest SDK로 미리 구성되어 있습니다.

미래의 양자 컴퓨팅 뉴스

꿈은 양자 컴퓨터가 특히 환경 모델링 및 질병 억제를 위해 현재 표준 하드웨어로 해결하기에는 너무 크고 복잡한 문제를 해결하는 것입니다.

데스크톱 컴퓨터에는 이러한 복잡한 계산을 실행하고 엄청난 양의 데이터 분석을 수행할 공간이 없습니다. 양자 컴퓨팅은 가장 큰 빅 데이터 데스크탑 컴퓨터에서 걸리는 시간보다 훨씬 짧은 시간에 이 정보를 수집하고 처리합니다. 데스크탑 컴퓨터에서 처리하고 분석하는 데 몇 년이 걸릴 데이터를 양자 컴퓨터에서는 단 며칠이면 됩니다.

양자 컴퓨팅은 아직 초기 단계에 있지만 가장 복잡한 세계 문제를 빛의 속도로 해결할 수 있는 잠재력이 있습니다. 양자 컴퓨팅이 얼마나 성장할 것이며 양자 컴퓨터의 가용성에 대해서는 누구나 짐작할 수 있습니다.