양자컴퓨터의 이해와 작동원리

양자 컴퓨팅의 개념을 간단하게 알아봅시다. 몇 가지 짧은 단락이 기사에서보다 상세하게 설명하는 기본은 다음과 같습니다. 양자 컴퓨터는 기존의 비트 대신 큐비트를 사용합니다. 큐비트는 읽을까지 0과 1중에서 어떤 것이 측정되는지 모르는 불확실한 상태로 존재할 가능성이 있으므로 기존의 비트와는 다릅니다. 이것은 독특한 속성이라는 것입니다. 중첩은 큐비트를 재미있게 있지만, 실제 초능력이 얽혀 있습니다. 얽힌 큐비트는 즉시 상호 작용할 수 있습니다. 기능적인 큐빅을 만들려면 양자 컴퓨터를 절대 영도 근처까지 냉각할 필요가 있습니다. 과냉각 상태에서도 큐비트 얽힌 상태를 장시간 유지하지 않습니다. 따라서 프로그래밍이 더 어려워집니다. 양자 컴퓨터는 다양한 종류의 논리 게이트의 절차를 사용하여 프로그램되지만, 프로그램은 큐빅이 측정되기 전에 일관성을 잃지 않도록 충분히 빨리 실행해야 합니다. 플립플롭을 사용하여 논리 클래스 또는 디지털 회로 설계를 한 사람에게는 양자 컴퓨터 자체는 본질에서 아날로그이지만, 양자 논리 게이트는 친숙함이 있습니다. 그러나 중첩과 얽혀 결합하여 프로세스는 약 100배 혼란합니다. 일반적인 디지털 컴퓨터에서 사용하는 일반 비트는 0 또는 1입니다. 언제든지 원하는 때에 읽을 수 하드웨어에 결함이 없는 한 비트는 변화하지 않습니다. 큐비트는 그렇지 않습니다. 그들은 0인 확률과 1일 확률이 있지만, 측정할 때까지 그들은 부정의 상태에 있을 수 있습니다. 그 상태는 추가 계산의 복잡성을 가능하게 하는 몇 가지 다른 상태 정보와 함께 공에 어떤 점에 있다고 설명할 0 또는 1로 측정되는 확률 모두를 반영합니다. 블로흐 구면은 단일 큐비트의 가능한 상태를 나타내는 데 사용됩니다. 큐비트의 상태는 3개의 축 모두에 따른 값의 조합입니다. 이것은 중첩이라고 합니다. 일부 텍스트는 이 속성을 동시에 모든 가능한 상태에 있다고 설명하고 있지만, 다른 텍스트는 오해의 소지가 있을 수 확률의 설명에 집중하는 편이 좋다고 생각합니다. 어떤 방법으로도 양자 컴퓨터는 실제로 중첩 상태에서 양자비트의 계산을 할 수 있습니다. 즉, 논리 게이트를 통해 확률을 다양한 방법으로 변경한 후 최종적으로 측정하고 결과를 읽습니다. 그러나 모든 경우에 큐빗이 로드되면 1 또는 0이 다른 상태 정보가 손실됩니다. 게이트를 사용하여 불확정 상태로 전환하는 경우가 많으므로 큐비트는 반 시간은 0, 나머지 절반은 1로 읽습니다. 다른 게이트를 사용하여 0축과 1축 및 위상을 나타내는 세 번째 축 모두를 기준으로 하여 양과 방향을 바꿈으로써 큐비트의 상태를 반전할 정보를 나타내기 위한 추가 가능성을 제공합니다. 사용 가능한 특정 작업과 게이트는 사용하고 있는 양자 컴퓨터와 개발환경에 따라 다릅니다. 게이트는 양자 프로그램의 기본적인 조건부 빌딩 블록입니다. 독립적인 큐 비트의 그룹뿐, 양자 컴퓨팅 때문에 약속된 대규모 돌파구를 만드는데 충분하지 않습니다. 녹차의 양자 물리학의 개념이 구현되면 마법은 정말 일어나기 시작합니다. 업계 전문가는 얽혀 없는 큐비트를 "매우 비싼 고전적인 컴퓨터"라고 설명했습니다. 얽힌 큐빅은 아인슈타인이 신비하게 "거리를 둔 섬뜩한 행동"이라고 부르고 있었던 것에 따라 멀리 있어도 측정하면 즉시 서로 영향을 미칩니다. 클래식 컴퓨팅에 관해서는, 그것은 메모리의 모든 비트를 다른 모든 비트에 연결하는 논리 게이트를 가지는 것 같은 것입니다. 메모리를 조작하기 전에 메모리의 각 요소에서 개별적으로 읽고 쓸 필요가 기존의 컴퓨터와 비교하면 얼마나 강력한가? 알 수 있습니다. 그 결과, 녹차에서 여러 큰 잠재적인 이익을 얻을 수 있습니다. 첫 번째는 적어도 특정 유형의 문제에 대해 수행 할 수 있는 프로그래밍의 복잡성이 많이 증가 할 것입니다. 많은 흥분을 일으키는 중 하나는 기존의 컴퓨터에서 시뮬레이션할 매우 어려운 복잡한 분자 재료 및 모형화입니다. 다른 하나는 장거리 안전한 통신의 혁신지도 모릅니다 - 원거리에 걸쳐 양자 상태를 저장하는 것이 가능하게 된다면. 녹차를 사용한 프로그래밍은 일반적으로 게이트에서 시작됩니다. 이것은 파트너가 1로 판독된 경우 인탱글 된 입자의 상태를 반전합니다. 이것은 측정이 이루어진 경우에만 작동하는 것을 제외하고 기존의 게이트와 같은 것입니다. 중첩과 얽혀 인상적인 물리 현상이지만, 그들을 이용하여 계산을 하려면 매우 다른 사고방식과 프로그래밍 모델이 필요합니다. 양자 컴퓨터에 C 언어를 던져 실행하는 것을 기대할 수 없습니다. 다행히도 수학자나 물리학자, 여기에 등장하는 컴퓨터 빌어보다 훨씬 뛰어나 기계가 등장하는 수십 년 전에 양자 컴퓨터를 활용하는 성공적인 알고리즘을 개발했습니다. 작성된 최초의 양자 알고리즘의 일부, 그리고 솔직히, 수학 학위가 없어도 이해할 수 있는 몇 안 되는 유용한 알고리즘 일부는 안전한 암호화 키 분배를 위한 것입니다. 이러한 알고리즘은 녹차 속성을 사용하여 키 작성자가 큐비트의 많은 쌍의 각각의 하나를 받는 사람에게 보낼 수 있도록 합니다. 완전한 설명은 꽤 긴하지만, 알고리즘은 중간에 얽힌 비트 하나를 차단하여 읽을 송신자의 해당 큐비트가 영향을 받는다는 사실에 의존하고 있습니다. 일부 통계 정보를 교환함으로써 송신자와 수신자는 키가 안전하게 전송되었는지 도중에 해킹되었는지를 알 수 있습니다. 당신은 양자 컴퓨터가 언젠가 현재 대부분의 암호화 시스템을 망가뜨릴 수 있다고 읽은 지도 모릅니다. 어려운 계산 문제를 풀 수 있는 양자 컴퓨터에서 실행하도록 설계된 매우 성공적인 알고리즘이 여러 가지가 그것을 사용하여 매우 큰 수를 인수 분해 할 수 있으므로 그들은 그것을 할 수 있습니다. 가장 널리 알려진 것 중의 하나는 쇼의 인수 분해 알고리즘입니다. 다수를 인수 분해하는 어려움은 오늘날 가장 일반적으로 사용되는 모든 공개 키와 비밀 키 시스템 보안에 필수적입니다. 현재 양자 컴퓨터는 이 작업을 시도하기에 충분한 큐비트는 없지만 다양한 전문가가 향후 8년 이내 에이를 실현될 것으로 예측합니다. 이것은 정부와 최고 부유층만이 양자 컴퓨터에서 제공하는 최고 안전한 암호화에 접근 하면 등 잠재적으로 위험한 상황으로 이어집니다. 양자 컴퓨터의 개발에 오랜 시간이 걸릴 많은 이유가 있습니다. 우선, 큐비트를 구현하는 물리적 객체를 분리하여 제어하는 ​​방법을 찾아야 합니다. 여기에는 기본적으로 제로까지 냉각해야 합니다. 이러한 저온에서도 큐비트는 짧은 시간 동안 안정합니다. 그 결과 프로그래머는 결과를 읽을 필요가 발생하기 전에 수행할 수 있는 작업의 수에 유연성이 크게 제한됩니다.현재 큐비트 구현은 오류 비율이 높으므로 프로그램을 제한할 필요가 있다 뿐만 아니라 프로그램을 여러 번 실행해야 합니다. 또한, 얽혀 하드웨어에 구현하기도 쉽지 않습니다. 많은 설계는 양자비트의 일부만이 얽혀 있으므로, 모든 비트가 얽히는 수 있는 시스템의 시뮬레이션을 지원하기 위해 컴파일러는 필요에 따라 비트를 바꿀 정도로 똑똑하다 해야 합니다. 양자 컴퓨터 좋은 소식은 처음에는 약간 혼란스러워해도 사소한 양자 계산 프로그램은 실제로 확실히 이해할 수 있다는 것입니다. 첫 양자 프로그램을 만드는 데 도움이 될 뿐만 아니라 시뮬레이터, 때에 따라서는 실제 양자 컴퓨터조차도 수행할 수 있도록 많은 연습이 가능합니다. 불행히도 사소한 응용 프로그램은 그것뿐입니다. 따라서 각 예제 코드를 단순히 준수하는 것만으로는 더 고급 양자 알고리즘의 복잡성을 습득하는 데 도움이 되지 않습니다. 그것은 훨씬 더 어려운 일입니다.