인체만큼 빠르게 작동하고 인간처럼 모든 데이터를 DNA 가닥에 저장하는 컴퓨터를 상상해보십시오. 이것은 과학 소설이 아닙니다. 과학자들이 최근에 데이터를 DNA에 저장하는 방법을 보여 주었기 때문에 이것은 매우 과학적 사실입니다. 지난 2 년 동안 양자 컴퓨터 처리 칩은 더 크고 더 나은 프로세서를 구축하고 실험적으로 사용함으로써 기술 세계에서 큰 진전을 이루었습니다.
양자 역학 법칙과 컴퓨터
양자 역학은 양자 컴퓨터를 구축하기위한 기본 법칙과 기초를 제공합니다. 이것은 아 원자 입자가 어떻게 행동하고 상호 작용 하는지를 설명하는 과학 분야이며 법칙을 포함합니다. 이러한 놀라운 상호 작용이 분야에서 발생하는 방식을 설명하는 양자 물리학의 이론과 원리 컴퓨팅.
이러한 이론과 법칙에는 에너지 양자화, 양자로 정의 된 에너지 패킷; 파동과 파동 입자 이중성으로 알려진 입자의 동시 존재; Heisenberg의 불확실성 원리는 측정이 아 원자 입자를 두 가지 잠재적 상태 중 하나로 붕괴 시킨다고 말합니다. 그리고 물리학 자 닐스 보어 (Niels Bohr)가 개발 한 대응 원리는 새로운 이론이 다음에도 적용되어야한다고 가정했습니다. 기존 물리학의 기존 현상도 원자 수준에서 입자와 파동의 거동을 새로운 이론.
양자 컴퓨터의 작동 원리
표준 컴퓨팅에서 컴퓨터는 켜짐 또는 꺼짐 상태를 나타내는 0과 1의 두 값 중 하나로 정보 비트를 디지털 방식으로 처리하여 수행합니다. 80 년대 후반과 90 년대 초 개인용 컴퓨터의 초기부터 컴퓨터 속도가 기하 급수적으로 증가했지만 군대, 연구소 및 대학에서 사용하는 슈퍼 컴퓨터는 복잡한 수학을 얼마나 빨리 완료하는지에 대해서는 여전히 한계가 있습니다. 방정식. 일부 방정식은 수학적 방정식의 길이 때문에 슈퍼 컴퓨터조차 해결하는 데 몇 년이 걸립니다.
큐 비트로 알려진 양자 비트 개념을 기반으로 구축 된 양자 컴퓨터에서는이 데이터가 동시에 여러 0 및 1 상태로 존재할 수 있기 때문에 그렇지 않습니다. 양자 컴퓨터의 큐 비트가 많을수록 더 많은 잠재적 상태가 허용되고 더 빠른 데이터 계산이 발생할 수 있습니다. 양자 얽힘 (아인슈타인이 "원거리에서의 무시 무시한 행동"이라고 부르는 것)으로 인해 큐비 트는 와이어 없이도 그들 사이의 먼 거리에서 작동 할 수 있습니다. 이로 인해 한 입자에 일어나는 일은 다른 입자에도 동시에 발생합니다.
양자 컴퓨터가하는 일
양자 컴퓨터는 매우 빠르게 작동하므로 은행 거래 및 기타 사이버 보안 방법을 포함하여 오늘날 사용되는 대부분의 암호화 방법을 깰 수 있습니다. 악의적 인 의도를 가진 사람들의 손에 양자 컴퓨터는 많은 피해를 입히고 세상을 기술적 무릎에 놓을 수 있습니다.
그러나 올바른 의도를 가진 사람들의 손에 양자 컴퓨터는 지금까지 볼 수 없었던 인공 지능 기능을 발전시킬 것입니다. 예를 들어 주기율표와 양자 역학 법칙을 컴퓨터에로드하여보다 효율적인 태양 전지를 설계 할 수 있습니다. 양자 컴퓨터는 미세 조정되고 최적의 제조 공정으로 이어지고, 전기 자동차 배터리를 개선하고, 알고리즘을 더 빠르게 용해하여 계산할 수 있습니다. 고속도로 교통 체증, 최상의 배송 방법 및 여행 경로 파악, 기본적으로 가장 빠른 속도에서도 전례없는 엄청난 속도로 데이터 처리 슈퍼 컴퓨터.
양자 컴퓨터의 혁신
양자 컴퓨터는 더 진보 된 유형의 기술만을 제공하는 것이 아닙니다. 양자 역학을 뒷받침하는 법칙을 기반으로하는 완전히 새로운 형태의 컴퓨팅의 기초입니다. 고전적인 컴퓨팅 방법을 갖춘 표준 컴퓨터와 비교할 때 양자 컴퓨터는 초고속 경주 용 자동차에 비해 일반 컴퓨터를 세발 자전거처럼 보이게합니다.
수년간 큐 비트 프로세서의 개발은 다음과 같습니다.
- 1998 년 영국의 Oxford University는 2 큐 비트 프로세서를 공개했습니다.
- 1998 IBM, UC Berkeley, Stanford University 및 MIT가 2 큐 비트 프로세서를 개발했습니다.
- 2000 독일 뮌헨 공과 대학에서 5 큐 비트 프로세서를 만들었습니다.
- 2000 년 미국의 Los Alamos National Laboratory는 7 큐 비트 프로세서를 공개했습니다.
- 2006 년 양자 컴퓨팅 연구소, 이론 물리학을위한 경계 연구소 및 MIT는 12 큐 비트 프로세서를 생성합니다.
- 2017 IBM이 17 큐 비트 프로세서에 대한 소식을 전합니다.
- 2017 년 IBM이 50 큐 비트 프로세서를 공개합니다.
- 2018 Google이 72 큐 비트 프로세서에 대한 소식을 공유합니다.
꼬임 운동
양자 컴퓨터는 빠르게 작동하지만 현재는 기존 양자 역학 규칙에 따라 데이터를 복제, 복사 또는 양자 시스템에 저장할 수 없기 때문에 데이터를 저장할 방법이 없습니다. 엔지니어와 과학자들은 양자 데이터를 저장하는 여러 방법을 연구하고 있습니다. 일부는 심지어 DNA 가닥에 데이터를 저장하는 것을 고려하고 있습니다.
과학자들은 2017 년에 약 2 억 1 천 5 백만 기가 바이트의 정보를 단일 DNA 그램에 저장하는 방법을 개발했습니다. 기존 하드 드라이브는 데이터를 2 차원으로 저장하는 반면 DNA는 3 차원과 더 큰 데이터 저장 공간을 제공합니다. DNA를 사용하는 방법이 실행 가능한 것으로 판명되면 기본적으로 DNA에 저장된 전 세계의 모든 지식이 단일 방이나 두 대의 표준 픽업 트럭의 뒤쪽을 채울 것입니다.
미래는 양자 다
전 세계의 연구원과 거물들은 다음으로 큰 프로세서를 만들기 위해 노력하고 있습니다. IBM은 클라우드에 양자 컴퓨팅을 도입하여 실험에 참여하기 위해 등록한 모든 사람이 사용할 수 있도록했습니다.
Microsoft는 양자 컴퓨팅을 Visual Studio 플랫폼에 통합하는 과정에 있지만 2017 년 9 월에 다음을 기반으로하는 계획을 발표 한 것 외에는 Majorana Fermions 입자 – 자체 반입자로 존재하고 2012 년에 발견 된 입자 – Microsoft는 양자 컴퓨팅에 대해 상대적으로 침묵을 유지합니다. 계획.
구글은 양자 컴퓨터 분야를 장악 할 계획을 가지고 있으며 양자 계산으로 오늘날의 슈퍼 컴퓨터를 능가 할 수있는 칩을 구축함으로써 "양자 우위"를 달성하기를 희망하고있다.
양자 컴퓨팅의 발전에 관계없이 양자 컴퓨터는 곧 대중의 손에 닿지 않을 것입니다. 작동하는 양자 컴퓨터는 슈퍼 컴퓨터가 작동하는 데 몇 년이 걸리는 방정식을 풀기 위해 먼저 실험실, 싱크 탱크 및 연구 센터로 이동합니다.
많은 연구자들이 향후 4 ~ 5 년 내에 양자 컴퓨터의 상용화를 예측하지만 몇 년 후 양자 컴퓨터가 표준이되기까지는 몇 년이 걸릴 수 있습니다. 공공의.