컴퓨터는 지난 수십 년 동안 펀치 카드 및 텍스트 기반 인터페이스에서 오늘날 우리가 가지고있는 현실적인 그래픽 및 고속 기계에 이르기까지 극적으로 진화했습니다. 이 기술은 진화를 멈추지 않았습니다. 집단적으로 우리는 양자 컴퓨팅 시대로 향하고 있습니다. 양자 컴퓨터는 무엇이며 과학자들은 왜 그렇게 흥분합니까?
양자 컴퓨팅이란 무엇입니까?
“Star Trek”또는 다른 공상 과학 프랜차이즈에서 나오는 것처럼 들릴지 모르지만, 양자 컴퓨팅은 매년마다 현실에 가까워지고 있습니다.
양자 컴퓨팅이란 무엇입니까? Investopedia는 양자 컴퓨팅을 "양자 이론의 원칙에 따라 컴퓨터 기술 개발에 중점을 둔 컴퓨팅 영역"으로 정의합니다. 이해하려면 양자 이론을 이해해야합니다.
Merriam-Webster Dictionary는 양자 이론을“수사 에너지의 세분화 개념에 기초한 물리학 이론으로 정의하고 원자 또는 분자 상태에서 에너지의 전이 또는 변형을 포함하는 수많은 과정에 적용됩니다.”
.양자 이론과 양자 물리학의 목표는 일반적으로 물질이 어떻게 작동하는지 예측하는 것입니다. 종종 실제 세계에서 일어나야하는 것과 완전히 다른 방식으로 보이는 방식으로 예를 들어, 아 원자 입자는 매우 특정한 조건에서 볼 수 없기 때문에 너무 작기 때문에 예측하기가 어려울 수 있습니다. 양자 이론은 물리학 자에게 이러한 입자가 다른 상황에서 어떻게 반응하는지 예측하는 도구를 제공합니다.
양자 컴퓨팅의 궁극적 인 목표는 양자 이론과 양자 역학에 대해 배운 것들에 의존 할 수있는 컴퓨터를 만드는 데 도움이되는 것입니다. 양자 컴퓨터는 기존 컴퓨팅 기술과 어떻게 비교됩니까?
Old &Busted vs. New Hotness
현재 사용한 모든 컴퓨터는 핵심으로 1과 0으로 실행됩니다. 이 바이너리 언어는 데이터를 저장하고 이미지를 렌더링하며 컴퓨터에서 나오는 모든 것을 처리하는 방법입니다. 우리가 제기해야 할 가장 큰 과제는 무어의 법칙입니다. 무어의 법칙은 마이크로 칩의 트랜지스터 수가 2 년마다 두 배로 늘어납니다. 결국 우리는 더 이상 불가능한 지점에 도달 할 것입니다.
.결국, 트랜지스터에서 완전히 이동하지 않으면 전진을 중단 할 수 있습니다. 트랜지스터가 발생하는 열에서 녹기 전에 칩에 많은 트랜지스터 만 뚜껑을 깎을 수 있기 때문입니다.
.양자 컴퓨터와 전통적인 컴퓨터의 차이는 완전히 다른 두 마리의 동물이기 때문에 오래된 것과 새로운 측면에서 정량화 할 수있는 것이 아닙니다. 포드 모델 T를 F22와 비교하는 것과 같습니다. 둘 다 당신을 한 곳에서 다른 곳으로 옮길 것이지만, 하나는 땅에 붙어 있지만 다른 곳은 날 수 있습니다.
모든 큐비트를 얻는
약간의 단어 협회를 연주합시다. “컴퓨터”와“얽힌”이라는 단어를 들으면 어떤 것이 떠오 릅니까? 당신이 우리 대부분과 같다면, 아마도 당신은 아마도 책상 뒤에 숨겨진 꼬인 전선이 무언가를 뽑아 내기 전에 스스로를 풀기를 희망하기를 희망하기 시작했을 것입니다. 양자 컴퓨팅은 얽힌 것들에 의존하거나 양자 얽힘의 개념에 의존합니다.
두 아 원자 입자가 양자 수준에 얽히는 경우, 얼마나 멀리 떨어져 있든 관계없이 연결되어 있습니다. 양자에 얽힌 광자 2 개를 가져 와서 우주의 반대쪽 끝으로 쏠 수 있으며 여전히 둘 사이에 연결이있을 것입니다. 아인슈타인은이 입자들 사이의 원격 상호 작용이 얼마나 멀리 떨어져 있는지에 관계없이 순간적이기 때문에이 개념을“spooky”라고 불렀습니다.
전통적인 이진 언어에서 1 또는 a 0을 생성하는 비트를 사용하는 대신 양자 컴퓨터는 큐브를 사용합니다. 그것들은 여전히 1과 0을 생성하지만, 하나 또는 다른 하나 일뿐 만 아니라 양자 중첩의 개념 덕분에 두 개의 양자 상태를 추가하고 세 번째 유효한 상태를 만들 수 있지만 측정 될 때까지 두 상태가 존재할 것입니다.
.Schrodinger 's Cat의 개념에 익숙하다면 양자 중첩의 기본 사항을 이해합니다.
양자 컴퓨팅을위한 잠재적 애플리케이션
무어의 법을 제외하고는 전통적인 컴퓨터가 제한되어 있습니다. 그들은 주어진 시간에 많은 정보 만 처리 할 수 있으며, 가장 강력한 슈퍼 컴퓨터조차도 수천 개의 CPU 및 GPU 코어에 의존합니다. 또한 매우 선형적인 방식으로 작동합니다. 도입 된 순서대로 사용 가능한 데이터를 통해 문제를 해결하거나 결론에 더 빨리 도달 할 수 없습니다. 이것은 결국 효과적이지만 많은 시간이 걸립니다.
반면에 양자 컴퓨터는 문제를 나타내는 대규모 다차원 공간을 만들어 데이터를 쉽게 탐색 할 수 있습니다. 전통적인 컴퓨터의 경우 주요 프로그램은 처리하는 데 일주일 이상이 걸릴 수 있습니다. 양자 컴퓨터는 1 초 이내에 동일한 프로그램을 완료 할 수 있습니다.
양자 컴퓨터와 함께 일하기 위해 멋진 새로운 프로그래밍 언어를 배울 필요조차 없습니다. IBM의 Quantum Computing Department는 Python-Adjacent 언어 인 Qiskit을 사용하고 있습니다. 또한 무료 및 오픈 소스 프로그래밍 언어이므로 레그 업을 얻고 새로운 양자 컴퓨터를 프로그래밍하는 방법을 배우기 시작할 수 있습니다.
.과학자들에게 양자 컴퓨터는“건초 더미에서 바늘을 찾는 것”또는 적시에 대량의 데이터를 정렬 할 때 매우 가치가 있습니다. 이 기술이 더 쉽게 구할 수있게되면, 의학, 금융 및 다양한 과학 분야와 같은 페타 바이트의 데이터를 분류하는 데 어려움을 겪고있는 산업에서 나타날 것입니다.
.주머니에 양자 컴퓨터를 운반
오늘날 컴퓨터를 만드는 것은 매우 간단합니다. 부품을 수집하고 올바른 슬롯에 팝업하고 전체 기계를 연결하고 운영 체제를 설치하십시오. 그럼에도 불구하고 부품이 부족하면 최소한의 노력으로 훌륭한 컴퓨터를 구축 할 수 있습니다. 몇 시간의 노력과 업데이트 다운로드 및 프로그램 설치가 몇 개 더있을 수 있으며 모든 게임 또는 브라우징 요구에 맞는 완벽한 컴퓨터가 있습니다.
.우리는 양자 컴퓨터를 집으로 가져갈 수 있을까요?
지금은이 모든 것이 추측입니다. Quantum Computing이 아직 실행 가능한 상업용 제품이 아니기 때문에 소비자 제품이 될지 알 수 없습니다. 즉, 일부 업계 전문가들은 우리가 2050 년까지 소비자 수준에서 양자 컴퓨터를 이용할 수 있다고 생각합니다. 그러나 그것은 많은 다른 일들에 따라 결정됩니다.
.첫째, 그들은 정부와 기업에 의해 채택되어야하며, 결국 1950 년대와 60 년대에 원래의 룸 크기의 메인 프레임 컴퓨터를 보았을 때, 우리는 기술이 줄어들 기 시작을 보게 될 것입니다.
일주일 분량의 데이터를 몇 초 만에 처리 할 수있는 양자 컴퓨터에서 게임을 할 수 있다고 상상할 수 있습니까? 우리는 컴퓨터를 우리의 마음으로 직접 인터페이스하는 방법을 찾지 않으면 계속 유지할 수 없을 것입니다. 그리고 그것은 다른 대화를 위해 가장 다른 웜과 기술이 가장 적합한 기술입니다.
.컴퓨팅의 미래는 양자입니다
룸 크기의 메인 프레임을 처음 조립하기 시작한 이후 컴퓨터가 많이 바뀌 었습니다. 이제, 당신은 주머니에 달에 Apollo 11을 운반 한 우주선보다 더 강력한 것을 가지고 다닐 수 있습니다. 그리고 작은 컴퓨터는 친구, 가족 및 인류의 모든 수집 된 정보에 액세스 할 수 있습니다. 그것만으로도 겸손해야하지만 겸손하지 않고, 우리는 우리가 할 수있는 일을보기 위해 발가락을 양자 역학 수영장에 담그기로 결정했습니다.
.우리는 결국 더 이상 발전 할 수없는 현재 컴퓨팅 기술로 포인트에 도달 할 것입니다. Quantum Computing이 인수되는 곳입니다. 우리는 여전히 어떤 종류의 소비자 기반 애플리케이션에서도 그것을 보지 못했지만 잠재력이 있습니다. 우리는 단지 입양 작업 만하면됩니다.
