중첩의 원리를 이용한 슈뢰딩거고양이와 양자컴퓨터
양자컴퓨터라는 말 많이 들어보셨죠?
그런데 양자컴퓨터의 원리를
공부하다 보니까
일반인들이 이해하기 힘들더라고요.
그래서 오늘 제가 딱 일반인이 상식정도로
알 수 있을 만큼만 정리해 볼게요.
양자컴퓨터는 어떻게 그렇게 빠를까요?
그 핵심은 바로 중첩(Superposition)의 원리예요,
중첩의 원리를 이용한 실험이 있는데요.
바로 슈뢰딩거의 고양이예요.
갑자기 왜 고양이가 나오나 싶으시죠?
슈뢰딩거의 고양이는 양자역학의 불완전한 것을 증명하고자 한 실험인데요.
여기서 알아야 할 것은
코펜하겐 해석이에요.
코펜해석의 두 가지 핵심은
1) 물리량의 동시 측정이 불가능함
2) 물리량은 관측의 영향을 받는다.
에요.
이전의 물리학에서는 현재 상태를
물리법칙에 대입해서 미래를 예측하려고 노력했고
인과법칙에 따랐어요.
하지만 코펜하겐의 해석은
비결정적이죠. 그래서
많은 학자들의 반발을 샀어요.
슈뢰딩거는 이 불완전함을 증명하기 위해
"슈뢰딩거 고양이 실험"을 진행했어요.
고양이 한 마리가 철로 만들어진 상자에 갇혀있어요.
여기의 미량의 관에 미량의 방사성 원소가 있는데요.
방사선 원소의 양이 매우 적어서 한 시간 동안 한 개의
원자가 붕괴될 확률과 한 개도 붕괴하지 않을 확률이 각각 50%에요.
그러면 관측하기 전에 고양이가 죽을 확률도 50%, 살 확률도 50%죠.
그것을 바로 중첩된 상태라고 해요.
그런데 관측된 순간 하나로 정해지죠?
살거나 죽거나의 상태겠죠?
이로써 두 가지 중첩상태에서 한 가지의 결론으로 귀결되죠.
이 실험은 양자역학의 불완전함을 설명하려고 했지만
오히려 양자역학의 특성을 잘 보여준 실험이 돼버렸죠.
이것을 양자컴퓨터에 적용해 보면
일반컴퓨터나 슈퍼컴퓨터는 0과 1로 나뉘어요.
그런데 양자컴퓨터는 00,01,11,10 이렇게
0과 1이 동시에 중첩될 수 있는 상태가 돼요.
이제 왜 중첩의 원리를 이용하는 것인지 아셨죠?
일반 컴퓨터와 양자컴퓨터는 무엇이 다를까?
일반 컴퓨터는 반도체를 이용하고
양자컴퓨터는
원자를 기억소자(memory element)로 활용해요.
자세한 내용은 찾아보시길 바라요.
일반 컴퓨터는 bit를 이용하고
양자컴퓨터는 양자의 기본단위인 큐비트(qubit, quantumbit)를
정보의 단위로 활용해요.
아까 말씀드렸죠?
비트는 0과 1을 처리할 수 있지만
양자컴퓨터는 00,01,10,11
이렇게 처리할 수 있다고요.
그래서 양자컴퓨터가 슈퍼컴퓨터보다
30조 배 빠르다고 하네요.
일반컴퓨터는 직렬이고
양자컴퓨터는 병렬이다.
이 말이 무슨 말이냐면 일반컴퓨터는 한 번에 하나씩 직접 가보면서
여러 번의 시행착오 끝에 최적의 경로를 찾아내고
그래서 직렬이고
양자컴퓨터는 갈 수 있는 모든 경로를 탐색해
단 한 번에 출구를 찾아내는 것이에요.
그래서 병렬이에요.
양자컴퓨터와 함께 알면 좋은 용어들
싱귤래러티(Singularity)
이것은 조금 무서운 단어이기도 한데요.
양적으로 팽창하다가 질적인 도약을 하는
특정 시점을 의미해요.
인공지능(AI)이
인류의 지능을 초월하여
스스로 진화해 가는 기점(기술적 특이점)을 뜻해요.
SSL/TLS/HTTPS
이것은 보안용어인데요.
SSL은 SECURE SOCKETS LAYER의 약자로
보안 소켓계층을 나타내요.
웹사이트와 브라우저 사이 혹은
두 서버 사이에 전송되는
데이터를 암호화하여
인터넷 연결을 보호하기 위한
기술이에요.
이것을 통해서
해커가 개인 데이터나 금융 데이터
등의 전송되는 정보를 보거나 훔치는 것을
방지합니다.
TLS는 Transport Layer Security의 약자로
SSL보다 향상된 버전이에요.
Netscape의 SSL 버전 3.1에서 시작되었지만
더 이상 Netscape와 연관 없음을
명시하기 위해 발표 전에
프로토콜의 이름이 변경된 거예요.
HTTPS는 Hyper Text Transfer Protocol Secure의
약자로 위의 SSL/TLS 인증서로 보호되는 경우
HTTPS가 URL에 표시돼요.
