양자컴퓨터 원리 pdf 파일 다운로드

챗GPT 다음 차세대 기술로 양자컴퓨터가 떠오르고 있습니다. 양자컴퓨터는 어떤 원리로 작동되는지 잘 정리된 문서가 있어 공유합니다. 한국전자통신연구원(ETRI)에서 발간된 양자컴퓨팅 기술 연구개발 동향의 양자컴퓨터 원리 PDF입니다. 

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양자컴퓨터 원리

기존컴퓨터는 0과1 두가지를 사용하면서 연산을 합니다. 이때 등장하는 개념이 바로 비트(bit)입니다. 비트는 binary digit의 줄임말이며, binary는 이진수 입니다. 0과1을 배열하면서 정보를 처리하는데 이때 하나의 자리가 비트입니다. 

 

2비트는 11, 10, 01, 00 이렇게 4가지의 서로 다른 값을 저장하고, 8비트는 1바이트라고 합니다. 

 

양자컴퓨터는 큐비트의 개념을 사용합니다. 큐비트는 기존 비트와는 다르게 0과1의 상태를 동시에 갖는 이른바 중첩상태를 가질 수 있습니다. 어떤 값이 0을 가질수도, 1을 가질수도 있지만 이 사이에 무한한 조합을 만들어 낼 수 있습니다.

 

바로 이 성질 때문에 뛰어난 연산능력을 발휘하는게 바로 양자컴퓨터 입니다. 

 

양자컴퓨터 성능

양자컴퓨터의 성능은 큐비트의 단위로 계산합니다. 일반적인 컴퓨터는 CPU가 몇세대이고 코어가 몇개고 이런개념으로 성능을 측정하지만, 양자컴퓨터가 3큐비느는 2의 3승, 20큐비트라고 하면 2의 20승을 한번에 계산할 수 있는 성능입니다. 40큐비트, 50큐비트 등 높을수록 성능이 높아집니다. 

 

일반컴퓨터는 1초에 8500만회 계산을하고, 슈퍼컴퓨터는 1초에 1000조번을 계산하는 반면, 50큐비트 성능의 양자컴퓨터는 슈퍼컴퓨터가 1000조번 계산할 값을 1번에 계산합니다. 슈퍼컴퓨터의 성능도 뛰어난데 그 성능을 월등히 뛰어넘는게 바로 양자컴퓨터라고 할 수 있겠습니다. 

 

양자컴퓨터 장점

• 계산이 빠르게 이루어지기 때문에 슈퍼컴퓨터에 대비해서 전기료가 적게 듭니다.
• 슈퍼컴퓨터에서 해결하지 못하는 문제는 해결할 수 있습니다. 

양자컴퓨터 단점

• 양자상태의 불안정 때문에, 오류와 노이즈가 발생할 수 있습니다. 
• 슈퍼컴퓨터에 비해 구축비용이 적게 들긴하지만 그래도 여전히 가격이 비싸고 제작 및 운용에 막대한 비용이 발생합니다. 
• 양자 알고리즘을 사용하기 때문에 일반 컴퓨터와 호환성이 낮습니다. 

 

양자컴퓨터 활용 방안

양자컴퓨터는 엄청난 규모의 연산과 컴퓨팅이 필요한 분야에 활용됩니다. 가령, 택시 트래픽 최적값을 구하거나, 단백질 구조를 예측하거나, 암 치료용 약물 발견, 신약개발, 항공우주(비행제어 시스템 오류잡기) 등 금융, 화학, 의학 전 산업에 활용 될 수 있습니다. 

 

반면에 아직 한계점도 많이 있습니다. 양자 단위가 미세하기 때문에 온도 변화에 민감하고, 상용화 시기는 지금으로부터 최소 10년이 걸릴거라는 전망도 있습니다. 오류가 없는 양자컴퓨터는 2035년 이후를 보고 있습니다. 

 

슈퍼컴퓨터 순위

양자컴퓨터 이전 단계인 슈퍼컴퓨터는 세계적으로 매년 500위 까지 순위를 발표하고 있습니다. 현재 대한민국 슈퍼컴퓨터 주요 순위는 다음과 같습니다. 

• 18위 - 삼성종합기술원 SSC-21
• 35위 - 기상청 슈퍼컴퓨터 구루(GURU)
• 36위 - 기상청 슈퍼컴퓨터 마루(MARU)
• 46위 - 한국과학기술정보연구원 누리온
• 92위 - SKT의 Titan

전세계 슈퍼컴퓨터 순위 1위는 미국이 보유하고 있는 오크리지 국립연구소의 Frontier, 2위는 일본의 이화확연구소의 Fugaku, 3위는 핀란드 과학센터의 LUMI 입니다. 

중국도 7위에 순위권에 있고요. 4위에는 이탈리아의 Leonardo가 새롭게 진입했습니다. 

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