Quantum mechanics(양자역학)

이걸 설명하려면 많은 물리 지식이 필요

머리 속으로는 상상이 되는데 설명 쉽지 않은 영역 

양자역학에 대해 차츰 내용을 보완하기로 한다.

 

 

양자역학 ( Quantum Mechanics)

물리학의 일종으로
원자,분자, 소립자 등 
미시적(보이지 않는 작은) 대상에
적용되는 역학(힘에 대한 학문)을 다룸

양자역학은 확률론적 입장을 취한다.
확률론적 입장은 
현재의 상태에 대해 정확하게 
알 수 있더라도
미래에 일어나는 시살을 
정확하게 예측하는 것은 불가능하다는 것

양자역학에서 "관찰자"의 존재를 
중요한 Factor 로 여기는데
관찰자 효과(Double sleet experiment)가 
대표적인 예이다.

(전자의 이중 슬릿 실험)

어떤 물체가 다른 물체와 상호작용(관찰)하면 해당 물체는 파동성을 잃고 입자성(오른쪽)을 갖게 되며, 상호작용(관찰)하지 않는다면 파동성(왼쪽)을 그대로 유지한다는 것

관찰자 효과에서는 관찰을 할 때에는
전자가 입자(Particle)형태(오른쪽)로 진행하고
관찰하지 않을 때는 파동(Wave)의 형태(왼쪽)로 진행

양자역학은 2개의 중첩된 상태가 존재하는 경우가
잘 나타나는데
관찰이 일어나기 전에는 어떤 현상을 
존재할 수 없는 2가지 상태로 표현하곤 한다

 

또 가장 많이 예를 드는

슈뢰딩거의 고양이 실험

 

살아있는 상태와 죽어있는 상태가

'중첩' 되어 있었으나

관측하는 순간 하나의 상태로 확정

된다는 개념이다.

슈뢰딩거의 고양이

 

#양자 3가지 특징

 

이런 학문의 근거로

 

● 양자 컴퓨터란 
양자역학의 주요 원리, 
즉 중첩(superstition) 현상과 
얽힘(entanglement) 현상 등을 기반으로 구현 
및 작동하는 컴퓨터로 
기존의 컴퓨터와 전혀 다른 
새로운 개념의 컴퓨터

기존 컴퓨터가 전류의 흐름과 차단을 통해 
2진법(0과 1을 사용)으로 명령을 해석 수행하며, 
기본 단위로 ‘비트(bit)’를 사용하는데 반해 

양자 컴퓨터는 2진법에서 벗어나
확률적으로 존재하는 양자의 성질을 
이용한 알고리즘을 기반으로 한 
기본 단위로 ‘큐비트(Qbit)’를 사용함.

여기에서 큐비트는 
기존 컴퓨터에서 구현 불가능한 상태인 
‘0’이면서 동시에 ‘1’도 되는 중첩 현상 
및 양자 상태에서 
어떤 한 계의 상태가 측정을 통해 
결정됨에 따라 
그 계와 얽혀있는 다른 계의 상태 또한 
즉각적으로 결정된다는 
얽힘 현상을 기반으로 작동함.

 

큐비트 수가 증가할수록 

양자병렬처리를 통해 정보처리 및 

연산 속도가 지수 함수적(2n)으로 

증가하기 때문에 

소인수분해, 추천알고리즘, 

데이터 검색의 효율적인 처리가 가능

 

단,

신문지 1억장을

기존 방식처럼

신문지를 한장 한장

자르는 시간보다

양자역학적 개념으로

신문지를 한번에

1억장을 자르는 것이

더 늦을 수도

 

(너무 두꺼워서 칼로 한번에 자르는 시간이 더 걸리는 경우)

 

즉,

무조건 양자역학이

빠르다고 볼 수는 없다

 

간단한 처리는

확률적인 모든 케이스를

담아 처리하기 보다

Case by Case 로 처리하는게

빠를 수 있음

 

이러한 양자 상태를 이용할 때는

환경에 민감한데

온도에 따라 그리고 주변의 전자에 영향에

따라 구조가 영향을 받으므로

이런 안정적이 환경을 만드는 것이 어렵다

 

반대로 조금만 어긋나도 모든 정보가 깨지므로

보안성은 우수할 수 있다.

 

큐비트에 저장된

양자 정보는

큐비트가 절대 영도

(0K는 섭씨 -273.15도)로

냉각되지 않으면 빠르게 손실 된다

 

보이지 않는 아주 작은 개념에

정보를 담고

제어를 하기 위해

그 정합성을 유지하는 것이 

그만큼 어려운 분야이다.

 

이런 개념의 메모리가

양자 메모리이고

출시 된다면

현재 크기의 USB 메모리 

크기에 양자 메모리가 나온다면

현존하는 모든 영화를 담을 수 있는 양이 

될 것이다.

 

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이 후 추가 빛에 대한 메모

전자기파의 일종으로 빛은 진공에서 
 c (광속) = 299,792,458 m/s 고정값