양자 컴퓨터는, 양자 역학을 계산에 이용하는 것으로, 기존의 컴퓨터(고전 컴퓨터)에서는 불가능한 대규모 계산이 가능할 것으로 기대되고있는 컴퓨터이다. 양자 컴퓨터의 기능중 그 일부를 알아보자.
양자 컴퓨터는, "0" 또는 "1"의 비트를 이용한 고전 컴퓨터와 달리, "0"과 "1"의 모두의 상태를 취할 수있는 양자 정보의 최소 단위 "양자 비트"를 사용하여 계산하는 컴퓨터이다.
고전 물리학에서는 "0"과 "1"중 하나가 확실히 정해져 있는것에 반해, 양자 상태는 처음 관측해 "0" 또는 "1"인지를 확률적으로 정해지는 것이며, 양자 컴퓨터는 이 애매 모호한 중첩 상태를 사용하여 복잡한 정보를 표현하고있다.
양자 비트를 실현하는 컴퓨터의 일례로 "이온 트랩형 양자 컴퓨터"를 들 수있다. 이온 트랩 형 양자 컴퓨터는 전자기장을 이용하여 이온을 공간내에 가두고, 양자 비트를 입자의 안정한 전자 상태로 저장하는 것이다. 이온 트랩 형 양자 컴퓨터는, 현재 알려진 것 중에서는 가장 높은 정밀도로 연산을 할 수있는 양자 컴퓨터이다.
그러나, 양자 컴퓨터는 "오류가 발생하기 쉽다"라는 문제를 안고있는데, 열의 변동이나 전자파, 자기장 등의 모든 종류의 환경 요인에 의해 양자 비트가 의도 한 상태로부터 빠져나가 버릴 가능성이 있다. 이 정보 열화는 "디코히어런스"라고 부르고, 열의 변동을 줄이기 위해 컴퓨터를 저온에둔 상태에서도 순식간에 발생할 수 있다고...
디코히어런스 등으로부터 발생한 오류를 수정하는 방법이 "양자 오류 정정"이다. 고전 컴퓨터에 사용되는 오류 정정을 양자 컴퓨터로 실시하는 것으로, 멀티 비트의 복잡한 계산을 할 때는 양자 오류 정정이 필수이다.
또한, 고전 컴퓨터에서는 실행하는 작업의 상위 명령을 받은 컴파일러가, 명령을 기초로하는 하드웨어에서 행하는 연산으로 변환하고 있지만, 양자 컴퓨터에서도 같은 일이 벌어진다. 그것이 "트랜스 파일러"라는 구조로, 양자 비트 끼리의 연결을 고려하면서 일련의 논리 연산을 어떻게 실행할지 결정한다. 양자 비트를 물맂거으로 재배치하는 것은 어렵지만, 두 개의 양자 비트의 상태를 교환함으로써 효율적인 재배치를 실시하고 있다.
양자 컴퓨터에 대한 다양한 연구가 진행되고 있지만, 아직도 복잡하고 구축하기도 쉽지않다. 하지만 Amazon과 Microsoft 등이 양자 컴퓨터에 대한 액세스를 제공하고 있으며, 양자 컴퓨터의 활약의 폭이 점점 확산 될 것으로 기대되고 있다.