DOE가 설명하는... 양자 컴퓨팅

양자 컴퓨터는 오늘날의 디지털 컴퓨터에 사용되는 비트와 유사한 역할을 하는 양자 비트, 즉 “큐비트”로 구성된 컴퓨터입니다. 양자 역학의 법칙을 통해 큐비트는 비트보다 기하급수적으로 더 많은 정보를 인코딩할 수 있습니다. 이러한 큐비트에 저장된 정보를 조작함으로써 과학자들은 어려운 문제에 대한 고품질의 해결책을 신속하게 도출해낼 수 있습니다. 이는 양자 컴퓨팅이 가장 거대한 슈퍼컴퓨터로도 해결하기 어려운 문제를 해결하는 능력을 혁신적으로 변화시킬 수 있음을 의미합니다. 과학자들은 데이터베이스 검색을 포함한 여러 응용 분야에서 이러한 양자 가속을 입증해 왔습니다. 현재 다른 응용 분야를 찾기 위한 경쟁이 치열합니다.

연구자들은 양자 컴퓨터가 본질적으로 양자 역학적인 물리 체계의 특성을 계산하는 데 특히 뛰어날 것으로 기대하고 있습니다. 이러한 응용 분야에는 화학 촉매로 사용되는 분자가 포함되는데, 이들은 거대한 크기에도 불구하고 양자 역학의 지배를 받습니다. 또한 여기에는 원자의 원자핵 내부에서 함께 뭉쳐 있는 쿼크와 글루온도 포함됩니다. 양자 컴퓨터는 방대한 선택지 중에서 최선의 대안을 선택해야 하는 최적화 문제를 해결하는 데에도 특히 뛰어날 수 있습니다. 오늘날 사용 가능한 양자 컴퓨터는 작고 노이즈가 많은 프로토타입이지만, 이 분야는 빠르게 발전하고 있습니다. 최첨단 엑사스케일 컴퓨터를 넘어섬에 따라 양자 컴퓨터는 곧 컴퓨팅 환경의 중요한 부분이 될 수 있습니다.

DOE 과학국: 양자 컴퓨팅에 대한 기여

양자 컴퓨팅 연구에 대한 지원은 2017년 첨단 과학 컴퓨팅 연구(Advanced Scientific Computing Research) 프로그램에서 시작되어 과학국 전체로 빠르게 확산되었습니다. 연구 포트폴리오에는 현재 핵 및 입자 물리학, 플라스마 과학, 화학 및 재료 분야의 응용 연구가 포함되어 있습니다. 또한 양자 컴퓨터의 근본적인 구성 요소를 개선하고, 큐비트 그룹을 최대한 활용하기 위한 정교한 제어 기술을 개발하며, 궁극적으로 양자 컴퓨터를 더 쉽게 사용할 수 있게 하는 컴퓨터 과학 연구도 포함됩니다.

양자 컴퓨팅 관련 사실

• 양자 컴퓨터는 양자 역학의 법칙을 활용하여 오늘날의 슈퍼컴퓨터보다 특정 계산을 기하급수적으로 더 빠르게 수행합니다.
• DOE 과학국은 양자 컴퓨팅 하드웨어의 기술 수준을 높이기 위해 두 곳의 양자 컴퓨팅 테스트베드를 지원합니다.
• 양자 컴퓨팅의 응용 분야는 언젠가 과학과 산업 모두에 큰 영향을 미칠 수 있습니다.
• DOE의 ASCR Discovery 사이트에서 양자 컴퓨팅에 대해 자세히 알아보고 기타 컴퓨팅 분야의 발전에 대해 확인해 보세요.

리소스 및 관련 용어

과학 용어는 혼란스러울 수 있습니다. DOE Explains는 기초 과학의 핵심 단어와 개념에 대해 명쾌한 설명을 제공합니다. 또한 이러한 개념이 미국이 과학 전반에 걸친 연구에서 두각을 나타낼 수 있도록 지원하는 에너지부 과학국의 업무에 어떻게 적용되는지도 설명합니다.