양자컴퓨팅 발전의 장애물과 한계, 고전컴퓨팅과의 결합

양자컴퓨팅

양자 컴퓨팅 발전의 장애물

양자 컴퓨팅은 전통적인 컴퓨팅의 한계를 넘어서는 기술로, 큐비트를 기반으로 작동합니다. 큐비트는 동시에 여러 상태를 표현할 수 있으며, 이를 통해 양자 컴퓨터는 복잡한 계산을 빠르게 수행할 수 있습니다. 이러한 양자 컴퓨팅은 여러 장애물에 직면해 있습니다. 가장 큰 문제 중 하나는 큐비트의 불안정성입니다. 고전 컴퓨터의 비트가 0 또는 1의 상태를 가지는 것과 달리, 큐비트는 이 두 상태의 조합을 동시에 가질 수 있습니다. 이러한 특성 때문에 큐비트의 상태 변화가 입력 데이터의 손실이나 변경을 일으킬 수 있으며, 이는 결과의 정확성에 큰 영향을 줍니다. 또한, 실질적인 돌파구를 제공할 수 있는 양자 컴퓨터는 수백만 개의 큐비트가 연결되어야 하지만, 현재 기술로는 이를 달성하기 어렵습니다.

기술적 도전 과제

양자 컴퓨팅을 가능하게 하는 기술도 여러 도전 과제에 직면해 있습니다. 예를 들어, 고신뢰도의 이큐비트 게이트는 오류를 방지할 수 있도록 99.99% 이상의 정확성이 요구되지만, 이를 대규모로 유지하는 것은 어렵습니다. 또한, 큐비트가 양자 상태를 유지하면서 상호 작용할 수 있어야 하므로, 게이트 작업이 매우 빠르게 이루어져야 합니다. 큐비트를 서로 연결하는 다중 큐비트 네트워킹도 중요한 도전 과제 중 하나입니다. 이외에도, 큐비트 수가 증가함에 따라 개별 큐비트를 제어하는 복잡성이 증가하고, 대규모 양자 컴퓨터의 냉각 및 환경 제어 비용도 증가하는 문제가 있습니다. 더 나아가, 대량의 양자 컴퓨터를 생산하기 위해서는 제조 및 테스트 과정을 자동화하고, 새로운 제조 기술을 개발해야 할 수도 있습니다.

 

• 고신뢰도 이큐비트 게이트: 오류 방지가 가능한 양자 컴퓨터는 99.99% 이상의 정확성과 신뢰성이 요구됩니다. 이를 대규모로 유지하는 것은 어려운 일입니다.
• 속도: 큐비트는 서로 상호 작용할 수 있도록 양자 상태를 유지해야 합니다. 특정 환경 조건에서도 결국에는 저하됩니다. 양자 컴퓨터가 대규모로 운영되기 위해서는 게이트 작업이 매우 빠르게 이루어져 큐비트가 저하되기 전에 계산을 완료할 수 있어야 합니다.
• 다중 큐비트 네트워킹: 큐비트를 서로 연결하는 것은 양자 컴퓨터를 훨씬 더 강력하게 만들 수 있습니다. 여기에서의 주요 도전 과제는 칩 간 또는 물리적 양자 컴퓨터 간에 큐비트를 연결하는 것입니다.
• 개별 큐비트 제어: 큐비트 수가 증가함에 따라 개별 큐비트를 제어하는 것이 점점 더 복잡해집니다.
• 냉각력 및 환경 제어: 양자 컴퓨터가 커짐에 따라 냉각 장비의 크기와 전력 요구 사항이 점점 더 비싸지게 됩니다.
• 제조 가능성: 대량의 양자 컴퓨터 생산은 제조 및 테스트 과정을 자동화해야 합니다. 특정 양자 컴퓨터의 생산은 전혀 새로운 제조 기술을 개발해야 할 수도 있습니다.

양자 컴퓨팅과 고전 컴퓨팅의 협력

양자 컴퓨팅은 초기에 고전 컴퓨팅과 함께 사용되어 다양한 복합 문제를 해결하는 데 도움을 줄 것입니다. 예를 들어, 양자 컴퓨터는 금융 또는 물류 문제에 대한 가능한 해결책의 범위를 좁혀, 기업이 보다 빠르고 효율적으로 최적의 해결책을 찾는 데 도움을 줄 수 있습니다. 이러한 점진적인 진전은 양자 컴퓨팅이 더 큰 돌파구를 제공할 수 있을 만큼 충분히 발전할 때까지 계속될 것입니다.

 

참고자료: What is quantum computing? | McKinsey