언젠가, 양자 컴퓨터는 복잡한 최적화 문제를 해결하고, 거대한 데이터 세트를 신속하게 채굴하고, 현재 10 억 달러 규모의 입자 가속기가 필요한 물리 실험을 시뮬레이션 할 수 있으며, 현재 컴퓨터의 범위를 넘어서 많은 다른 작업을 수행 할 수 있습니다. 즉, 그들이 건축 된 경우입니다. 그러나 어려운 기술적 인 도전이 꿈을 유지하더라도 이론가들은 고전적인 컴퓨터 과학, 수학 및 암호화에서 깊고 오랜 문제를 해결하기 위해 양자 컴퓨팅의 아이디어와 기술을 점점 더 많이 만들고 있습니다.
.Georgia Institute of Technology의 암호화 작가이자 컴퓨터 과학자 인 Chris Peikert는“Quantum Computers가 실제로 건설 될 것인지에 대한 매우 활발한 논쟁이 있습니다. "그러나 이것은 양자 기술 또는 양자 알고리즘이 새로운 방식으로 문제를 해결하는 데 도움이 될 수 있는지와 별도의 질문입니다."
.최근 몇 년 동안, 양자 아이디어는 연구자들이 격자 기반 암호 시스템이라는 유망한 데이터 암호화 체계의 보안을 입증하는 데 도움이되었으며, 일부 응용 프로그램은 DNA와 같은 민감한 정보를 처리하는 회사에서도 사용자의 민감한 정보를 담을 수 있습니다. Quantum Computing Proof는 또한 데이터 손상에 대한 보호 장치 인 최소 오류 수정 코드의 최소 길이에 대한 공식으로 이어졌습니다.
양자 아이디어는 또한 유명한 어려운 여행용 판매원 문제를 효율적으로 해결한다고 주장하는 오래되고 잘못된 알고리즘의 반박과 같은 여러 가지 중요한 이론적 결과에 영감을주었습니다.
뉴욕 대학의 컴퓨터 과학자 인 Oded Regev는“우연의 일치 일 뿐이지 만 우연의 일치가 될 것이지만, 우리가 '양자를 생각하고 증거를 제시 할 때 너무 많은 사례가 있습니다.
이 반복되는 주제로 인해 일부 연구자들은 양자 컴퓨팅이 컴퓨터 과학의 난해한 하위 필드가 아니라 다각형의 일반화와 거의 같은 방식으로 고전적인 컴퓨팅의 일반화라고 주장했습니다. 다각형은 여러 측면을 가질 수있는 반면 삼각형은 3 개의 측면을 가질 수있는 것처럼, 양자 컴퓨터는 모든 숫자 (긍정적 또는 부정적, 실제 또는 가상)로 표시되는 작업을 수행 할 수있는 반면, 클래식 컴퓨터의 작업에는 비 음성 실수 만 사용됩니다.
.보다 일반적인 경우, 양자 아이디어는보다 구체적인 고전적인 컴퓨팅 증명을 개발하는 데 강력한 도구입니다. 네덜란드 수학 및 컴퓨터 과학 센터의 이론적 컴퓨터 과학자 인 Ronald De Wolf는“양자 수준으로 일반화하고 양자 정보 이론을 사용하여 무언가를 입증하고 결과를 고전적 수준으로 확장하여 가장 쉽게 분석하는 고전적인 문제가 많이 있습니다.
현재 이론적 컴퓨터 과학자의 5 % 미만이 양자 컴퓨팅을 연구하는 것으로 추정됩니다. 그러나 연구자들은 최근“양자 적”에서의 최근 성공으로 인해 점점 더 많은 이론가들이 물리학을 닦았다 고 말했다. 매사추세츠 기술 연구소의 이론적 컴퓨터 과학자 인 Scott Aaronson은“양자 컴퓨팅 의이 매우 인상적인 스핀 오프는 실제로 양자 컴퓨팅에 대해 무언가를 배우도록 고전적인 컴퓨터 과학자들을 끌어 들였습니다.
양자 컴퓨팅의 목표는 기존 컴퓨터에서 실현할 수없는 것으로 생각되지 않는 계산을 수행하기 위해 양자 척도에서 입자의 독특한 행동을 활용하는 것입니다. 일반적인 컴퓨터는 스위치와 같이 "1"또는 "0"으로 표시되는 두 상태 중 하나에서 구성 할 수있는 트랜지스터에 정보의 "비트"를 저장합니다. 양자 컴퓨터는 전자 또는 광자와 같은 아 원자 입자에 정보의 "큐 비트"를 저장합니다. 예 :상태 1 또는 0에 존재하거나 두 상태의 중첩에 존재할 수 있으며 서로 얽히게 될 수 있으므로 한 1 데큐의 상태가 다른 상태를 결정할 수 있습니다.
.중첩과 얽힘은 큐 비트가 비트와 매우 다르게 행동하게합니다. 기존 컴퓨터의 2 비트 회로는 4 개의 가능한 상태 (0 및 0, 0 및 1, 1 및 0 또는 1 및 1) 중 하나에 불과하지만, 한 쌍의 큐 비트는 4 개 모두 조합 될 수 있습니다. 회로의 큐 비트 수가 증가함에 따라, 가능한 상태의 수 및 시스템에 포함 된 정보의 양이 기하 급수적으로 증가합니다. 수백 큐 비트가있는 양자 컴퓨터는 오늘날의 슈퍼 컴퓨터보다 특정 문제를 더 빨리 해결할 수 있습니다.
유일한 문제는 아무도 양손에 의존 할 수있는 것보다 큐 비트가 더 많은 양자 회로를 건설하지 않았다는 것입니다. IBM Research의 초전도 양자 계산 그룹의 물리학자인 크리스 리라 키스 (Chris Lirakis)는 큐 비트 시스템의 섬세한 얽힘을 붕괴로부터 유지하기 위해서는 시스템을 절대 0 근처의 온도로 분리하고 냉각해야한다고 설명했다. 동시에, 큐 비트는 하나의 큐 비트에서 작동이 이웃 상태를 변경하는 것을 방지하기 위해 약 센티미터 간격으로 간격을 두어야합니다. 이 도전은 수천 쿼트 시스템을 너무 크게 만들어서 극단적 인 냉각을 달성 할 수있는 냉장고의 종류에 맞지 않을 것입니다.
Lirakis는“시스템을 확장하기 위해서는 실제로 심각한 엔지니어링 과제가 있습니다. "이 모든 다른 문제들 사이 에서이 줄다리기입니다."
Peikert와 함께 양자 아이디어를 사용하여 격자 기반 암호화 시스템의 보안을 증명하는 Regev는 양자 컴퓨터가 평생 내장되어 행동을 볼 수 있기를 희망한다고 말했다. "그러나 Quantum은 양자 컴퓨터가 건축되지 않더라도 너무 큰 영향을 미쳤습니다.
컴퓨터 과학자들 사이에서 양자 기술이 더 인기를 얻음에 따라 더 많은 고전적인 결과를 낳을 것입니다. Aaronson은“이 결과는 우주가 양자 기계가 아니더라도 나에게 확신시켜줍니다.
