양자 컴퓨팅의 속도와 양자 회로

이 게시물은 양자 컴퓨팅이란 무엇인가 시리즈 중 네 번째 글로, 양자 컴퓨터가 빠르다는 의미와 양자 회로 및 양자 연산의 원리를 심층적으로 설명합니다.

양자 컴퓨터 속도의 본질

• 양자 컴퓨터는 모든 문제에서 빠른 것이 아니라, 중첩과 얽힘을 이용해 특정 문제에서 총계산 횟수를 크게 줄임
• 개별 연산 속도는 고전 컴퓨터보다 느릴 수 있음
• 문제 크기가 충분히 커야 양자 가속 효과가 나타남

양자 회로와 양자 게이트

• 양자 회로는 큐비트에 양자 게이트를 시간 순서대로 적용하는 설계도
• 대표적인 양자 게이트로 파울리-X, 하다마드, CNOT 등이 있음
• 양자 게이트는 모두 가역적이며 정보 손실이 없음

양자 연산의 원리

• 양자 컴퓨팅은 파동과 간섭 현상에 기반, 보강 간섭으로 정답 확률을 높이고 상쇄 간섭으로 오답 확률을 줄임
• 양자 중첩, 얽힘, 간섭은 병렬 연산과 정보 공유를 가능하게 하는 핵심 개념
• 양자 회로 설계는 이러한 간섭을 정밀하게 조율하여 원하는 결과를 도출