양자 컴퓨팅의 추세와 과제 - Plato Data Intelligence

양자 컴퓨팅의 동향과 과제

퀀텀 컴퓨팅 양자 이론의 원리에 기초한 컴퓨터 기술 개발에 중점을 둔 연구 분야입니다. 수백억 개의 공공 및 민간 자본이 Quantum 기술에 투자되고 있습니다. 전 세계 국가들은 양자 기술이 기존 비즈니스의 주요 방해 요소가 될 수 있음을 깨달았습니다[1].

고전 컴퓨팅과 양자 컴퓨팅의 비교

클래식 컴퓨팅 궁극적인 수준에서 부울 대수로 표현된 원리에 의존합니다. 데이터는 특정 시점 또는 우리가 비트라고 부르는 배타적 이진 상태에서 처리되어야 합니다. 상태를 전환하기 전에 각 트랜지스터 또는 커패시터가 0 또는 1에 있어야 하는 시간은 이제 XNUMX억분의 XNUMX초로 측정할 수 있지만 이러한 장치가 얼마나 빨리 상태를 전환할 수 있는지에 대해서는 여전히 한계가 있습니다.

더 작고 더 빠른 회로로 발전함에 따라 재료의 물리적 한계와 적용할 고전 물리 법칙의 임계값에 도달하기 시작합니다. 이 외에도 양자 세계는 양자 컴퓨터에서 전자나 광자와 같은 여러 원소 입자를 양자 컴퓨터와 함께 사용할 수 있습니다. 요금 or 편광 0 및/또는 1을 나타내는 역할을 합니다. 이러한 각 입자는 양자 비트로 알려져 있습니다. 큐빗, 이러한 입자의 특성과 동작은 양자 컴퓨팅의 기초를 형성합니다[2]. 고전적인 컴퓨터는 트랜지스터를 논리의 물리적 빌딩 블록으로 사용하는 반면, 양자 컴퓨터는 포획된 이온, 초전도 루프, 양자점 또는 다이아몬드의 공석을 사용할 수 있습니다[1].

양자 컴퓨팅의 과제

확장 가능하고 안정적인 양자 하드웨어 구축: 양자 컴퓨팅의 주요 과제 중 하나는 안정성과 일관성을 유지하면서 많은 수의 큐비트를 처리할 수 있는 장치를 구축하는 것입니다.
양자 시스템의 노이즈 및 오류 처리: 양자 시스템은 계산을 방해하고 부정확한 결과를 초래할 수 있는 노이즈 및 오류에 매우 민감합니다.
양자 계산을 위한 효율적인 알고리즘 개발: 양자 컴퓨터의 기능이 확장됨에 따라 양자 시스템의 고유한 특성을 활용할 수 있는 새로운 알고리즘이 필요합니다.
오류 수정 및 오류 완화 방법 구현: 오류 수정 및 오류 완화는 유용한 양자 컴퓨터를 구축하는 데 중요하지만 이를 달성하는 데 사용되는 방법은 아직 개발 초기 단계에 있습니다.
양자 통신 및 네트워킹 설계 및 구현: 양자 키 분배 및 양자 텔레포트와 같은 양자 통신 및 네트워킹 기술은 아직 개발 초기 단계에 있으며 대규모로 구현되기 전에 극복해야 할 많은 과제가 있습니다.
숙련된 전문가 부족 문제 해결: 양자 컴퓨팅 분야는 비교적 새로운 분야이며 양자 장치 및 소프트웨어 작업에 필요한 기술과 지식을 갖춘 전문가가 부족합니다.
양자 기술과 고전 기술의 통합 부족 문제 해결: 양자 기술을 기존 고전 기술과 원활하게 통합하는 것은 여전히 어려운 일이므로 실제 응용 프로그램에 양자 컴퓨팅을 사용하는 것은 어렵습니다.
양자 컴퓨팅을 위한 강력한 소프트웨어 및 프로그래밍 언어 개발: 현재 양자 컴퓨팅에 사용할 수 있는 소프트웨어 및 프로그래밍 언어는 제한되어 있으며 아직 개발 초기 단계에 있습니다.
표준화 부족 해결: 현재 양자 컴퓨팅 분야에는 표준화가 부족하여 서로 다른 장치와 기술을 비교하기 어렵습니다.
양자 컴퓨팅의 비용 효율성 해결: 양자 컴퓨터를 구축하고 운영하는 것은 여전히 매우 비싸며 이는 양자 컴퓨팅의 광범위한 채택에 대한 주요 장벽입니다[3].

양자 컴퓨팅의 동향

· 양자 장치의 큐비트 수 및 일관성 시간 증가: 양자 컴퓨터의 큐비트(양자 비트) 수는 성능을 나타내는 중요한 척도입니다. 큐비트 수가 증가함에 따라 장치의 계산 능력도 증가합니다. 결맞음 시간은 큐비트가 코히어링을 해제하기 전에 양자 상태를 유지할 수 있는 시간을 나타내며, 결맞음 시간이 길수록 더 복잡한 계산이 가능합니다.

· 새로운 양자 알고리즘 및 최적화 기술 개발: 양자 컴퓨터의 기능이 확장됨에 따라 양자 컴퓨팅 고유의 특성을 활용하기 위한 새로운 알고리즘 및 기술의 개발도 진행되고 있습니다. 여기에는 양자 기계 학습, 양자 오류 수정 및 양자 최적화 알고리즘이 포함됩니다.

· 양자에서 영감을 받은 고전 알고리즘 및 하드웨어의 출현: 연구자들은 양자 컴퓨팅의 장점 중 일부를 모방하는 새로운 고전 알고리즘 및 하드웨어를 개발하기 위해 양자 시스템의 특성을 연구하고 있습니다.

· 산업계와 정부의 양자 컴퓨팅에 대한 관심과 투자 증가: 양자 컴퓨팅의 잠재적 응용 분야가 더욱 분명해짐에 따라 업계와 정부 모두에서 해당 분야에 대한 관심과 투자가 증가하고 있습니다.

· 양자 연구 기관 및 기업 간의 협업 및 리소스 공유 증가: 양자 컴퓨팅이 더욱 중요해짐에 따라 양자 연구 기관 및 기업 간의 협업 및 리소스 공유가 증가하고 있습니다.

· 양자 기계 학습 및 양자 인공 지능의 사용: 연구자들은 양자 시스템의 고유한 속성을 활용할 수 있는 새로운 기계 학습 및 인공 지능 알고리즘을 개발하기 위해 양자 컴퓨팅의 사용을 탐색하고 있습니다.

· 퀀텀 클라우드 서비스의 부상: 큐비트 수와 일관성 시간이 증가함에 따라 많은 기업들이 이제 사용자에게 양자 클라우드 서비스를 제공하고 있습니다. 이를 통해 자체 양자 컴퓨터를 구축할 필요 없이 양자 컴퓨팅의 성능에 액세스할 수 있습니다.

· 양자 오류 정정의 고도화: 양자 컴퓨터를 실용화하기 위해서는 연산 과정에서 발생하는 오류를 최소화할 수 있는 양자 오류 정정 기술이 필요하다. 이 목표를 달성하기 위해 많은 새로운 기술이 개발되고 있습니다.

미래?

가까운 미래에 최적화, 기계 학습 및 암호화와 같은 특정 응용 프로그램을 위해 양자 컴퓨팅이 계속 개발될 가능성이 높습니다. 연구원들은 또한 양자 컴퓨터의 구성 요소인 보다 안정적이고 신뢰할 수 있는 큐비트를 개발하기 위해 노력하고 있습니다. 기술이 성숙하고 접근성이 높아짐에 따라 금융 및 의료와 같은 산업에서 점점 더 많이 사용되어 대량의 데이터를 분석하고 보다 정확한 예측을 할 수 있을 것으로 예상됩니다.

장기적으로 #양자컴퓨팅 많은 산업에 혁명을 일으키고 우리가 생활하고 일하는 방식을 바꿀 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다. 그러나 아직까지는 상대적으로 새로운 기술이며 완전히 실현되려면 많은 연구와 개발이 필요합니다[3].

아흐메드 바나 파, 책을 작성하십시오 :

블록 체인과 AI를 사용한 안전하고 스마트 한 사물 인터넷 (IoT)

블록 체인 기술 및 응용

퀀텀 컴퓨팅

참고자료

1. https://www.linkedin.com/pulse/quantum-technology-ecosystem-explained-steve-blank/?

2. https://www.bbvaopenmind.com/en/technology/digital-world/quantum-computing-and-ai/

3. #chatgpt