양자 우월성 설명

우리의 일상 경험에서 세상은 100% 측정 가능하고 결정론적이며 관찰자로부터 독립적입니다. 유리는 언제, 측정하고 관찰하는지에 관계없이 깨지지 않은 상태로 테이블 위에 있거나, 부서진 상태로 바닥에 있습니다. 가방에 있는 세 개의 구슬은 확실히 빨간색, 녹색, 파란색으로 색칠되어 있습니다. 가방을 어떻게 흔들거나 얼마나 오래 흔들어도 빨간색 구슬은 빨간색으로 유지되고 녹색 구슬은 녹색으로 유지되며 파란색 구슬은 파란색으로 유지됩니다. 그리고 오래 전에 침대 옆 탁자 위에 떨어진 분기를 보면 항상 "머리" 또는 "꼬리"가 위를 향하고 있는 것처럼 행동할 것이며, 머리 부분과 꼬리 부분이 동시에 동시에 나타나는 것은 결코 아닙니다. .

그러나 양자 우주에서는 반드시 그런 것은 아닙니다. 관찰되지 않은 상태로 남아 있는 방사성 원자는 중요한 측정이 이루어질 때까지 "붕괴된" 상태와 "붕괴되지 않은" 상태가 중첩된 상태로 존재하게 됩니다. 양성자를 구성하는 3개의 원자가 쿼크는 측정할 때마다 모두 확실한 색상을 가질 수 있지만 관찰한 색상이 시간이 지나도 일정하지 않을 수 있다는 것이 보장됩니다. 그리고 이중 슬릿을 통해 한 번에 하나씩 많은 전자를 쏘고 어느 슬릿을 통과하는지 측정하지 않으면 표시되는 패턴은 각 전자가 두 슬릿을 동시에 통과했음을 나타냅니다.

고전 시스템과 양자 시스템 간의 이러한 차이는 과학 및 기술 혁명을 가져왔습니다. 이제 막 떠오르고 있는 분야 중 하나는 양자 컴퓨팅입니다. 양자 컴퓨팅은 양자 우월이라는 매혹적인 개념을 전달하지만 일련의 모호한 주장과 잘못된 정보를 낳기도 합니다. 다음은 사실과 허구를 구분하는 데 도움이 되는 양자 우월성과 양자 컴퓨터의 현재 상태에 대한 설명입니다.

여러분에게 익숙할 수도 있는 아이디어, 즉 클래식 컴퓨터라고도 알려진 일상적인 컴퓨터의 개념부터 시작해 보겠습니다. 계산 기계와 장치는 20세기 훨씬 이전부터 오랫동안 사용되어 왔지만 현재 Turing 기계로 알려진 형태의 고전 컴퓨터에 대한 현대적인 아이디어를 우리에게 준 사람은 Alan Turing이었습니다.

Turing 기계의 간단한 버전은 원하는 모든 유형의 정보를 비트 또는 예를 들어 0과 1로 표시할 수 있는 이진(두 가지 옵션만 포함) 구성 요소로 인코딩할 수 있다는 것입니다. 그런 다음 해당 비트에 일련의 연속적인 작업(예: "AND", "OR", "NOT" 등과 같은 작업)을 적절한 순서로 적용하여 이전에 수행했던 모든 종류의 임의 계산을 수행할 수 있습니다. 정신.

이러한 계산 중 일부는 인코딩하기 쉽고 컴퓨터가 수행하기 쉽습니다. 이러한 계산에는 적은 수의 비트, 적은 수의 작업만 필요하며 모두 계산하는 데 매우 짧은 시간이 필요합니다. 다른 것들은 어려울 것입니다. 코딩하기 어렵고 컴퓨터가 수행하는 데 계산 비용이 많이 들고 잠재적으로 많은 수의 비트, 많은 수의 작업 및 긴 계산 시간이 필요할 수 있습니다. 그러나 원하는 계산과 관계없이 계산 작업을 성공적으로 수행하기 위한 알고리즘이나 방법을 설계할 수 있다면 이를 기존 컴퓨터에 프로그래밍할 수 있습니다. 결국 충분한 시간이 주어지면 컴퓨터가 프로그램을 완료하고 결과를 제공합니다.

그러나 방금 설명한 이러한 유형의 "고전적인 컴퓨터"(고전적인 비트 및 고전적인 연산으로만 작동)와 "양자 컴퓨터" 사이에는 근본적인 차이가 있습니다. 여기서 후자는 수십 년 동안 순전히 이론적 구성이었습니다. 측정 방법이나 측정 여부에 관계없이 예외 없이 항상 "0" 또는 "1"로 알려진 상태에 있는 일반 비트 대신 양자 컴퓨터는 큐비트 또는 양자 비트를 사용합니다. 비트의 아날로그.

큐비트는 기존 비트가 취할 수 있는 것과 동일한 값(이 경우 "0" 또는 "1")을 취할 수 있지만 동시에 "0"과 "1"이 중첩된 중간 상태에 존재하는 것과 같은 작업도 수행할 수 있습니다. 총합이 100%가 되는 양에서 완전히 100% "0"과 완전히 100% "1" 사이에 있을 수 있으며, 큐비트가 소유하는 "0"의 양과 "1"의 양은 큐비트에서 수행된 작업의 결과와 단순한 시간 진화로 인해 변경됩니다.