양자 컴퓨터란?
양자 컴퓨터와 기존 트랜지스터의 주요 차이점은
고전적인 컴퓨터에서 1비트는 저장할 수 있습니다.숫자만: 0 또는 1. 그러나 양자 물리학은 상태의 중첩을 허용합니다. 양자 비트는 동시에 0과 1 상태가 될 수 있으며 이는 초고속 컴퓨팅을 위한 놀라운 기회를 열어줍니다.
이를 위해 그는 수천 개의 초강력프로세서. 그 결과 일주일에 강력한 게임용 컴퓨터가 필요했던 계산을 슈퍼컴퓨터가 하루 만에 수행합니다. 그러나 기계의 기술적 기능을 고려하여 프로그램이 올바르게 작동하는 것이 중요합니다. 그렇지 않으면 100개의 프로세서에서 제대로 작동하는 것이 200만큼 느려집니다.
양자 컴퓨터는 데이터를 저장하고 처리합니다.양자 비트 사용 - 큐비트. 후자는 켜고 끌 수 있을 뿐만 아니라 일시적인 상태에 있거나 동시에 켜고 끌 수도 있습니다. 전구에 대한 비유를 계속하면 큐비트는 꺼진 빛과 같지만 여전히 계속 깜박입니다. 또는 살아있는 동시에 죽은 슈뢰딩거의 고양이.
양자컴퓨터의 조명은 동시에 켜지고 꺼지기 때문에 시간이 많이 절약된다. 따라서 매우 강력한 기존 장치보다 훨씬 빠르게 복잡한 문제를 해결합니다.
2001년 아이작 추앙(Isaac Chuang) 대표MIT 겸임교수이자 양자컴퓨팅 분야의 선구자인 IBM 연구실 연구팀이 단일 분자를 기반으로 양자컴퓨터를 구축했다. Nature에 발표된 결과는 시간에 따라 숫자를 인수분해할 수 있는 양자 인수분해 알고리즘(숫자를 소인수로 인수분해)인 Shor 알고리즘의 최초의 실험적 구현을 나타냅니다.
원자가 너무 많으면큰 숲처럼 보입니다. 이전 원자로 하나의 원자를 제어하는 것은 매우 어려웠습니다. 문제는 충분히 격리된 시스템에서 [알고리즘]을 구현하는 것입니다. 동시에 전체 알고리즘을 실제로 구현할 수 있을 만큼 충분히 오랫동안 양자 역학적으로 유지되어야 합니다.
이름(First Name) 성
양자 컴퓨터는 일반 컴퓨터와 모양이 다릅니다. 이들은 냉각 장치로 내려가는 꼬인 전선이 있는 대형 금속 실린더입니다.
그들은 다양한 작업에 사용될 수 있습니다.화학 및 물리학의 계산을 포함하거나 새로운 재료를 만드는 것입니다. 양자 컴퓨터의 또 다른 적용 분야는 암호화 및 보안 문제입니다. 이러한 문제는 금융 기관과 은행에서 가장 심각하게 느껴지며 이는 놀라운 일이 아닙니다. 최근 유출 및 해킹에 대한 스캔들이 발생했습니다.
양자 컴퓨터의 능력은모든 정보에 액세스할 수 있으므로 관련 기술의 도움을 받아 정보를 보호하거나 양자 컴퓨터를 사용하여 향상된 암호화를 만드는 방법에 대해 생각할 때입니다.
"양자 우위"은(는) 무슨 뜻인가요?
양자 우위는 가장 현대적인 슈퍼컴퓨터의 능력을 넘어서는 문제를 해결하는 능력입니다.
최근 몇 년 동안 상당한 진전이 이루어졌습니다초전도 플랫폼 개발에 성공했습니다. 양자 우월성의 본질은 고전적 슈퍼컴퓨터가 엄청난 시간이 걸리는 문제를 양자 컴퓨터가 신속하게 해결한다는 사실에 있습니다.
첫 번째 돌파구는 2019년 10월 말에 발생했으며,구글이 양자 컴퓨터를 개발했다고 발표했을 때 구글 시카모어(Google Sycamore): 그들의 데이터에 따르면 시스템은 200초 만에 작업을 처리했으며 이는 기존 슈퍼컴퓨터의 약 10,000년 작업이 필요합니다. 이것을 그들은 "양자 우월성"이라는 용어라고 불렀습니다.
그러나 회사의 작업은 공유로 충족되었습니다.회의론과 IBM의 경쟁업체는 실제로 사용된 문제가 이틀 만에 해결할 수 있다고 계산했습니다. 이점은 충분하지만 본격적인 우월성은 아닙니다.
양자 컴퓨터 개발의 다음 이정표2020년 12월 초에 하락했습니다. 12월 4일 중국 과학자들이 구글의 53큐비트 양자컴퓨터 프로토타입인 시카모어보다 100억 배 빠른 표준 검증 알고리즘에 대처한 양자컴퓨터 '구장'의 프로토타입을 만든 것으로 알려졌다. 회사는 자사의 개발도 양자적 우수성을 달성했다고 말했다.
과학자들은 계산 능력을 테스트했습니다특수 GBS 알고리즘을 사용하는 Jiuzhang. 이 시스템은 현존하는 가장 강력한 슈퍼컴퓨터보다 100조 배나 빠르게 대처했습니다. 또한 개발자는 장치의 컴퓨팅 성능이 Sycamore보다 100억 배 더 크다고 말했습니다.
2001년 양자 분야의 선구자인 Chuang은15를 곱하기 위해 핵자기 공명에 의해 조작되고 중첩될 수 있는 단일 분자를 기반으로 하는 양자 컴퓨터를 설계했습니다. 네이처에 발표된 결과는 쇼어 알고리즘의 첫 번째 실험적 구현을 나타냅니다. 그러나 시스템은 확장할 수 없었습니다. 더 많은 원자가 추가됨에 따라 시스템을 제어하기가 더 어려워졌습니다.
새로운 양자 컴퓨터는 어떻게 사용됩니까?
양자의 가장 중요한 응용 중 하나컴퓨터 지금 - 소수로 분해. 사실 모든 현대 암호화는 아무도 30-40자리(또는 그 이상)의 숫자를 소인수로 빠르게 분해할 수 없다는 사실에 기반을 두고 있습니다. 일반적인 컴퓨터에서는 수십억 년이 걸립니다. 양자 컴퓨터는 약 18초 만에 이 작업을 수행할 수 있습니다.
양자가 존재한다는 사실을 가정한다면잠시 후 컴퓨터는 사회적 규범이 될 것이며, 이 경우 모든 암호화 알고리즘이 즉시 해킹되어 무엇이든 액세스할 수 있기 때문에 전체 사이버 공간에 비밀이 없을 것입니다. 이것은 은행 송금에서 메신저의 메시지에 이르기까지 모든 것에 적용됩니다.
양자 컴퓨터는 또한예를 들어 분자 수준에서 새로운 요소의 물리적 특성을 계산하는 것과 같은 복잡한 상황을 모델링합니다. 이것은 아마도 신약을 더 빨리 찾거나 복잡한 자원 집약적인 작업을 해결하는 것을 가능하게 할 것입니다.
그는 또 무엇을 할 수 있습니까?
- 데이터베이스 및 검색.
빅 데이터 작업은 엄청나게 빨라질 것입니다.Shazam, 라우팅, 신경망, 인공 지능 - 이 모든 것이 놀라운 향상을 가져올 것입니다. 복잡한 단백질 화합물의 상호작용 모델을 구축하는 것도 가능할 것입니다. 이는 의학에서 매우 중요한 단계가 될 것이며, 미래의 약물을 개발할 수 있는 기회를 열고, 다양한 바이러스가 우리에게 어떤 영향을 미치는지 이해하는 등의 작업을 수행할 것입니다.
- 암호화에 대한 응용.
단순 분해의 엄청난 속도로 인해양자 컴퓨터의 승수는 널리 사용되는 RSA 암호화 알고리즘으로 암호화된 메시지의 암호 해독을 허용합니다. 지금까지 이 알고리즘은 고전 컴퓨터에서 숫자를 소인수로 인수분해하는 효율적인 방법이 알려져 있지 않기 때문에 상대적으로 신뢰할 수 있는 것으로 간주됩니다. Shor의 양자 알고리즘 덕분에 이 작업은 양자 컴퓨터가 구축되면 상당히 실현 가능합니다.
- 인공 지능 연구.
양자 컴퓨터는 이론적으로 매우 적합합니다.기계 학습의 필요를 위해. 그들은 단일 패스에서 많은 양의 데이터를 조작하고 지수 크기의 신경망을 시뮬레이션할 수 있습니다. 2013년 Google Corporation은 인공 지능 분야의 양자 연구실을 개소한다고 발표했습니다. 폭스바겐은 자율주행차 및 새로운 배터리 개발을 위한 양자컴퓨터 활용 연구(구글, 디웨이브 양자컴퓨터 활용)를 진행하고 있다. 2018년 11월, 이 문제는 D-Wave 양자 컴퓨터를 사용하여 작동하는 교통 관리 시스템(무인 차량 통합 포함)의 개발을 발표했습니다.
- 분자 모델링.
양자를 사용한다고 가정한다.컴퓨터는 분자 상호작용과 화학 반응을 정확하게 시뮬레이션하는 것을 가능하게 할 것입니다. 화학 반응은 본질적으로 양자입니다. 고전적인 컴퓨터의 경우 상대적으로 단순한 분자의 거동을 계산할 수 있습니다. 전문가들의 예측에 따르면 양자 컴퓨터에 대한 시뮬레이션은 특히 약물 개발 분야에서 화학 산업의 발전에 대한 새로운 전망을 열어줍니다.
그리고 러시아는 어떻습니까?
러시아는 양자 경쟁에 적극적으로 참여하고 있습니다.이것은 약 1년 전에 Nature에 의해 작성되었습니다. "양자 컴퓨팅 개발 로드맵"도 채택되었습니다. 현재 상태에서 러시아는 모든 주요 양자 컴퓨팅 플랫폼의 핵심 요소를 만들었습니다.
다음 단계는 규모를 확장하고그들의 도움으로 문제 해결의 시연. 이 프로그램은 하드웨어 및 프로세서뿐만 아니라 소프트웨어에도 중점을 둡니다. 양자 컴퓨팅의 다음 혁신을 위해서는 독창적인 아이디어가 반드시 필요합니다. 이는 전통적으로 러시아 과학자들의 강점입니다.
2020년 11월 말에 다음과 같은 사실이 알려졌습니다.국립양자연구소(NKL) 컨소시엄 결성. Rosatom 구조, Skolkovo 재단 및 대학이 포함된 컨소시엄은 양자 기술을 수출하고 인프라를 개발할 것입니다. 그러나 주요 임무는 양자 컴퓨터를 만드는 것입니다.
"로드맵" "양자 컴퓨팅"의 일부로Skolkovo의 영토에 2,000 평방 미터의 나노 가공 센터를 건설 할 계획입니다. m뿐만 아니라 3.5 천 평방 미터 이상의 면적을 가진 고급 실험실 단지. 중.
"도로"에 명시된 주요 지표 중NCL 생성을 포함하여 달성할 계획인 "맵" - 2024년 말까지 컨소시엄 구성원은 30~100큐비트 용량의 다양한 양자 플랫폼에서 컴퓨팅 시스템을 만들고 40개의 국제 특허를 등록해야 합니다. 연간.
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