하지만 구글은 2 년 전에 이 이정표에 도달했다고 주장했지만, 양자 우위의 실현은 고전 컴퓨터가 해결할 수 없는 실제 문제를 해결하지 못했다. IBM 과 다른 회사들은 구글 양자 컴퓨팅 시스템의 소위 장점들 중 일부를 클래식 컴퓨터를 조정하여 상쇄할 수 있다는 것을 곧 보여 주었다.
양자역학은 물리학에서 아원자 입자의 행동을 연구하는 한 분야로, 신비한 양자역학을 이용한 양자계산은 고전 뉴턴 물리학의 한계를 뛰어넘어 계산능력을 실현하는 지수급 성장이 기술계의 오랜 꿈이 되고 있다.
클래식 컴퓨터는 비트를 정보 저장 단위로 사용합니다. 비트는 이진수를 사용하며, 하나는' 0' 또는' 1' 을 나타냅니다. 그러나 양자 컴퓨터에서는 상황이 완전히 다를 것이다. 양자 컴퓨터는 양자 비트를 정보 단위로 사용하며, 양자 비트는 "0", "1" 및 "1 및 0" 을 나타낼 수 있습니다. 즉, 양자 컴퓨터는 가능한 모든 "0" 및 "65438+ 를 중첩할 수 있습니다
즉, 클래식 컴퓨터의 2 비트 레지스터는 한 번에 하나의 이진수만 저장할 수 있으며, 양자 컴퓨터의 2 비트 양자 레지스터는 네 가지 상태의 중첩을 동시에 유지할 수 있습니다. 양자 비트 수가 N 이면 양자 프로세서는 N 개의 양자 비트를 한 번 연산합니다. 이는 클래식 비트에 대해 2n 번의 연산을 수행하는 것과 같으며 양자 컴퓨터의 처리 속도가 크게 향상됩니다. 양자 컴퓨터는 기존 컴퓨터에 비해 기하급수적인 규모 확장과 컴퓨팅 능력의 폭발적인 성장을 이뤄' 양자 우위' 를 형성할 수 있다.
컴퓨팅 능력을 향상시키는 것 외에도 양자 컴퓨팅의 또 다른 핵심 장점은 에너지 소비를 줄이는 것입니다. 에너지 소비는 고전 컴퓨터의 주요 기술적 난제로 잘 알려져 있다. 프로세서는 입력된 두 개의 데이터 문자열을 xor 연산하지만, 결과는 데이터 세트일 뿐이며, 계산 후 데이터 양은 자연스럽게 줄어듭니다. 에너지 보존 법칙에 따르면, 사라진 데이터 신호는 필연적으로 열을 발생시킨다.
따라서 클래식 컴퓨팅의 통합 정도가 높을수록 열을 방출하기가 더 어려워집니다. 무어의 법칙이 다가옴에 따라 미래의 컴퓨팅 능력 향상은 더 많은 컴퓨팅 칩을 쌓는 것에 달려 있어 더 많은 에너지 소비를 초래할 수 있습니다.
그러나 양자 계산에서 입력하는 데이터 세트 수, 출력되는 데이터 세트 수, 계산 중 데이터 양은 변경되지 않으므로 계산 과정에서 에너지 소비가 없습니다. 즉, 에너지 소비는 최종 측정에서만 발생합니다. 클래식 계산은 각 비트를 계산하는 동안 에너지 소비를 발생시킵니다.
컴퓨팅 능력을 향상시키고 에너지 소비를 줄이는 핵심 이점 하에서 양자 컴퓨팅은 현재의 컴퓨터 산업 발전 기술 경로에서 벗어나 미래를 뒤엎는 신기술일 수밖에 없다.
현재 일부 전통 업종에서는 대량의 R&D 고리가 직면한 계산 압력이 이미 나타나고 있다. 특히 분자 분야에서 R&D 를 하는 업종은 인간의 기존 과학기술의 컴퓨팅 능력으로 엄청난 시간과 비용을 소비하고 있다. 예를 들면 바이오제약, 화공, 에너지 등이다. 컴퓨팅 능력에 대한 요구가 높은 다른 기술업계도 있으며, 양자 컴퓨팅이 상업화될 수 있는 분야로 검색, 디지털 보안, 인공지능, 기계 학습, 그리고 현재 급증하고 있는 메타우주도 있다.
양자 기술과 같은 하이퍼컴퓨팅 기술이 없다면, 이러한 산업과 분야는 현재 칩과 컴퓨터 컴퓨팅 기술에 의존하여 방대한 양의 데이터를 처리하기 어려울 것이며, 데이터의 초고속, 초고속, 초고보안 전송, 계산 및 응용이 가능할 것입니다.
전산 화학을 예로 들면 상대적으로 기본적인 분자 (예: 카페인) 를 시뮬레이션하려면 전력이 10 인 기존 컴퓨터가 필요합니다. 이는 지구상의 원자 수의 10% 에 해당합니다. 페니실린을 시뮬레이션하려면 10 비트의 86 승이 필요한데, 이 숫자는 허블 부피의 원자 합계보다 더 크다. 전통적인 컴퓨터는 결코 이런 임무를 처리할 수 없지만, 양자 분야에서는 이런 계산이 가능하다.
현재 양자 컴퓨팅은 점점 더 많은 관심을 받고 있습니다. 무어의 법칙을 깨고 컴퓨터 컴퓨팅 능력의 기하급수적인 성장을 실현하는 신기술로서 수많은 테크놀로지사와 대형 학술단체들이 투입되고 있다.
사실 양자 컴퓨팅 산업의 미래에 대한 예측은 다르지만 거의 모든 시각에서 그 규모는 어마할 것으로 보고 있다. 양자 정보 추적 사이트 Quantum Computing Report 의 운영자인 더그 핑크 (Doug Finke) 가 말했듯이, "양자 컴퓨팅 시장은 2025 년까지 1 억 달러, 2030 년에는 50-/Kll 에 이를 것으로 생각합니다. 후자의 가치는 오늘날의 고성능 컴퓨팅 시장의 10%-20% 에 해당합니다. 호니웰의 추산에 따르면 향후 30 년간 양자 컴퓨팅의 가치는 1 조 달러에 이를 것으로 예상된다.
양자 컴퓨팅의 광범위한 시장 전망을 바탕으로 양자 컴퓨팅의 상업화가 왜 많은 공공 및 민간 투자를 유치할 수 있는지 이해하기 어렵지 않다. 주류 벤처 투자자와 대기업은 이미 개인 양자 컴퓨팅 회사를 압수하기 시작했다. 구글, IBM, 호니웰 등은 모두 양자계산에 막대한 투자를 하고 있으며, 자기연구, 사모지분 투자, 협력을 포함한다. 최근 보고서에 따르면 202 1 년에만 1 억 달러 이상의 민간 투자가 양자 컴퓨팅 연구에 사용됐다.
이 가운데 대부분의 프로젝트와 회사는 초창기에 씨앗 바퀴, A 바퀴, 심지어는 부화/가속 상태에 처해 있다. 주목할 만하게도, 양자 컴퓨팅의 투자 주체는 큰 특수성을 가지고 있다. 양자 컴퓨팅의 초강력 컴퓨팅 능력과 양자 비밀번호로 구성된 통신망의 암호화로' 국가대표팀 투자' 가 빼놓을 수 없는 추진 역할을 하고 있다.
실제로 주류 투자기관과 대기업의 참여 외에도 미국 DOE, CIA, 미국 항공우주국, 캐나다 STDC, 호주 텔레콤 등' 국가대표팀' 의 역할도 적지 않은 촉진 역할을 했다. 그들은 기부, 투자, 부화 등의 형태로 양자 컴퓨팅의 과학 연구와 상업화를 추진한다. 예를 들어 구글의 양자 컴퓨팅 프로젝트 중 하나는 NASA 와의 협력을 통해 이 기술의 최적화 능력을 우주여행에 적용하는 것입니다.
또한 미국 정부는 NQI (National Quantum Program) 프로젝트에 약 6543.8+0 억 2 천만 달러를 투자할 예정입니다. 이 프로젝트는 20 18 연말에 본격적으로 시작되어 학계와 민간 부문의 양자 정보 과학 개발을 위한 전반적인 틀을 제공한다. 영국 국립양자기술계획 (NQTP) 은 20 13 년에 시작되어 10 년 안에 10 억 파운드를 투입하겠다고 약속했다. 현재 프로그램은 이미 2 단계에 들어섰다.
중국의 경우, 중국 과학기술회사가 양자계산분야에 진출한 것은 미국보다 늦었지만, 최근 몇 년 동안 업계를 선도하는 회사와 과학연구소도 양자계산분야에서 배치를 시작했다. 202 1' 양회' 기간 동안 양자정보기술이 처음으로 언급되면서 우리나라의' 제14차 5개년 계획' 기간 동안 중점적으로 돌파한 기술 중 하나로' 국가안보와 전면 발전' 의 7 대 전략 분야 중 하나로 꼽혔다.
테크놀로지 거물 방면에서 텐센트는 20 17 에서 양자 컴퓨팅 분야에 진입하여' ABC2.0' 기술 레이아웃, 즉 인공지능, 로봇, 양자컴퓨팅을 이용하여 미래를 위한 인프라를 구축하자고 제안했다. 화웨이는 20 12 부터 양자 컴퓨팅 연구에 종사했다. 화웨이 중앙연구원 데이터 센터 연구소의 중요한 연구 분야로서 연구 방향에는 양자 컴퓨팅 소프트웨어, 양자 알고리즘 및 응용이 포함됩니다. 알리는 실험실을 설립하여 하드웨어를 핵심으로 하는 전체 스택 개발을 진행하고, 한편 산업 체인의 중하류 파트너와 생태를 구축해 착지 응용을 탐구하고 있다.
과학기술회사든 신생 기업이든 양자 컴퓨팅에 큰 기대와 열정을 걸고 있음을 알 수 있다.
양자 컴퓨팅의 전복은 예견할 수 있지만, 양자 컴퓨팅은 진정으로 유용한 생산과 생활에 투입해야 할 길이 멀다. 기술은 아직 발전 단계에 있기 때문에 양자기술은 학술적 착지에서 기업 상업화에 이르기까지 업계에도 기술 돌파와 양산의 현실적 어려움이 있다.
현재 양자 컴퓨팅의 상업화는 아직 기술 탐구 단계에 있다. 현재 양자계산은 이론과 실험에서 중대한 돌파구를 이루었지만 미국, 유럽, 중국을 포함한 일부 국가들은 양자기술에서도 다양한 수준의 돌파와 성취를 보이고 있으며, 그에 상응하는 상업적 응용도 있다. 그러나 현재 이러한 상업용 애플리케이션은 아직 초기 단계이거나 기술 탐사 및 적용 단계에 있습니다.
예를 들어, 양자 비트는 양자 얽힘을 형성하기 위해 양자 관계가 필요합니다. 이는 고전 컴퓨터에 이득이 되는 트랜지스터가 필요한 것과 같습니다. 하지만 어떻게 대규모와 상관성을 실현할 것인가는 양자 컴퓨터 시스템이 직면한 가장 큰 도전이다. 이러한 문제는 이론적으로도 해결하기 어렵다. 양자 정보는 복제할 수 없고, 양자 컴퓨터의 하위 시스템은 서로 얽혀 있어 모든 설계를 전체적으로 생각해야 하기 때문이다.
그리고 아직 완벽하지 않은 양자 컴퓨터는 더 많은 개선이 필요하다. 얕은 양자 회로는 더 높은 문 충실도와 더 큰 안정성을 요구하여 해체를 제한해야 한다. 양자 퇴화 기계는 연결성, 제어 정밀도, 관계시간 방면에서 개선이 필요하다.
상업화로 볼 때 현재 양자기술 트랙을 하고 있는 기업들은 누적 수익을 거의 달성하지 못하고 있다. 기술 장벽이 높기 때문에 기업의 R&D 투자는 수십억 달러에 달하지만, 제품은 여전히 시험 착오를 겪고 있어 상업화를 발전시키기 어렵다. IonQ 를 예로 들어 보겠습니다. 양자 컴퓨팅에 주력하는 유니콘 회사인 20 19 년과 2020 년에는 매출 20 만 달러와 0 달러를 달성했으며 순손실은 각각 892 만 6 천 달러와 15424 만 달러로 상용화 수준이 매우 낮았다.
더그 펑크 (Doug Fink) 는 200 여 개의 양자기술 초창기 기업을 추적한 뒤 대부분 10 년 후에는 더 이상 존재하지 않을 것으로 예상하고 있다. 적어도 현재의 형태로는 존재할 것으로 예상된다. 그는 "승자가 있을 수도 있지만 패자도 많고, 파산할 수도 있고, 매수될 수도 있고, 합병될 수도 있다" 고 말했다.
드라마 한 편을 볼 수 있다. 현재의 양자 컴퓨팅 기술은 이미 일련의 돌파구를 이룩했으며, 끊임없이 돌파하는 과정에서 세계 각국 정부는 많은 재력과 인력을 투입하고 있지만, 진정한 대규모 상업을 위해서는 아직 갈 길이 멀다. 규모의 상업화에 필요한 것은 기술적 안정성의 요구이며 실험성과 소규모 응용과는 본질적인 차이가 있다.
현재 양자 컴퓨팅 기술의 핵심 문제는 아직 경험물리학 단계에 있으며, 이론물리학 단계는 기본적으로 성숙하지만, 우리가 경험물리학 단계에 들어설 때, 우리가 필요로 하는 것은 이런 종잡을 수 없고 매우 불안정한 양자얽힘을 통제할 수 있는' 안정' 기술로 만드는 것이다. (존 F. 케네디, Northern Exposure (미국 TV 드라마), 과학명언)
전반적으로 양자 컴퓨팅의 미래는 낙관적이다. 양자 컴퓨팅의 상업화에 관한 모든 것이 이제 막 시작되었다. 지금까지 우리는 양자 계산의 빙산의 일각만 발견했을 것이다. 양자 컴퓨팅에 대한 이 경쟁은 양자 컴퓨팅을 먼저 적용하는 기술 회사든, 다른 데이터 서비스 회사, 은행, 제약 회사 또는 이 기술을 적용하려고 시도하는 업체든 이미 시작되었습니다.