양자 컴퓨팅은 기존 컴퓨팅과 정보처리 방식이 다릅니다. 기존에는 0과 1이란 비트의 정보단위를 사용했다면 양자 컴퓨팅은 양자 네트워킹 안에서 큐비트 상태로 정보를 처리하는 방식입니다. 현재까지는 완벽한 기술이 아니며 몇 가지 장단점이 존재합니다.
양자 컴퓨팅 장점
양자 컴퓨팅은 양자 역학의 원리에 근거하여 작동됩니다. 큐비트란 정보단위를 사용하여 기하급수적인 정보처리 능력을 가지고 있으며 이로 인해 수년에 걸쳐 처리할 정보를 단 몇 초 몇 분만에 처리할 수 있다고 알려져 있습니다.
기존 컴퓨팅은 0과 1을 처리하는 트랜지스터와 같은 개념으로 꺼지거나 켜지는 전자 신호입니다. 하지만 양자 컴퓨팅은 0과 1을 동시에 존재할 수 도 있으며, 따로 존재할 수도 있습니다. 또한 0, 1이 다른 위치에 존재할 수 도 있는 큐비트를 처리하기 때문에 혁신적으로 빠른 정보처리 능력을 가지고 있습니다.
아직은 기술 초기 단계이며, 양자 컴퓨팅을 통해 다양한 혁신기술을 선보일 것으로 기대하고 있습니다.
큐비트란 정보처리 단위를 사용하기 때문에 입자, 파동 양자 시뮬레이션과 같은 기존 컴퓨터로 할 수 없었던 다양한 애플리케이션에 응용 가능합니다.
- 양자 네트워킹이 가능하기 때문에 양자 IoT 기술이 가능하다고 알려져 있습니다.
- 큐비트로 만들어진 양자 정보는 동일한 복사본을 만들 수 없기 때문에 완벽한 정보 보안이 가능합니다.
- 양자 역학 기반의 정보처리가 가능하기 때문에 약물 분자의 운동성 등과 같은 화학 시뮬레이션이 가능합니다.
- 복잡한 공정의 문제 해결을 시뮬레이션을 통해 빠르게 해결할 수 있습니다.
- 거대한 빅 데이터 처리와 양자 AI 학습통해 과학 산업 분야가 기하급수적으로 발전할 가능성이 있습니다.
양자 컴퓨팅의 단점
- 이렇게 복잡한 정보 처리 방법으로 인해 정교한 오류 수정 기술이 필요합니다.
- 복잡한 계산을 위해서는 많은 큐비트가 필요하지만, 많은 수의 큐비트를 동시에 제어하는 기술이 어렵습니다.
- 복잡한 만큼 결과의 오류 가능성이 높기 때문에 정교한 양자 알고리즘 기술이 필요합니다.
- 고전 물리학 분야의 결과물이 필요할 때는 기존 컴퓨팅이 유리할 수 있습니다.
- 현재기술로는 양자 컴퓨팅 작동 환경 구축이 매우 까다롭기 때문에 비용이 상당합니다.
- 기존 컴퓨팅으로 제어되었던 정보 보안이 취약해 질 수 있습니다.
기존 클래식 컴퓨터 vs 양자 컴퓨터 장단점 비교
기존 컴퓨팅은 On아니면 Off 방식으로 처리되는 전자 신호이지만, 양자 컴퓨팅은 병렬로 정보처리가 가능히기 때문에 매우 빠르게 결과 도출을 할 수 있습니다.
기존 클래식 컴퓨팅 장단점
| 장점 | 단점 |
| 완벽한 상용화되어 안정적입니다. | 정보처리를 동시에 할 수 있는 능력이 제한적입니다. |
| 이진법(0, 1)을 사용하여 정보처리를 하기 때문에 효율적이고 빠릅니다. | 많은 변수와 복잡한 정보를 처리할 때는 비효율적입니다. |
| 많은 변수가 포함되지 않아 직관적입니다. | 양자 역학 분야의 정보처리는 한계가 있습니다. |
| 입력과 출력이 동일하면 항상 결과는 동일합니다. |
양자 컴퓨팅 장단점
| 장점 | 단점 |
| 큐비트 단위를 사용하여 많은 양의 정보를 병렬로 처리 가능합니다. | 복잡한 정보처리 방식으로 오류 발생 가능성이 높습니다. |
| 양자 역학 분야의 정보처리가 가능합니다. | 초저온과 같은 특별한 작동환경이 필요합니다. |
| 입력과 출력이 동일하더라도 결과는 확률적으로 존재합니다. | 기존 물리학에 필요한 문제 유형은 오류 발생 가능성이 있기 때문에 양자 역학이 필요한 문제에 적합합니다. |
기존 클래식 컴퓨팅 vs 양자 컴퓨팅 차이점 비교
기존 클래식 컴퓨팅은 비트를 제어함으로써 정보처리 작업을 실행하며, 양자 컴퓨팅도 큐비트를 제어함으로써 정보처리를 수행합니다. 따라서 정보처리 프로세스는 유사합니다. 다만 비트와 큐비트의 정보단위가 다르기 때문에 처리속도와 특정 상황에서의 결과가 다르게 나타날 수 있습니다.
| 기존 컴퓨팅 | 양자 컴퓨팅 |
| 중앙처리장치(CPU)를 사용합니다. | 양자 처리 장치(QPU)를 사용합니다. |
| 0과 1인 이진법 트랜지스트를 사용합니다. | 양자 트랜지스터를 사용합니다. |
| 정보 단위가 비트입니다. | 정보 단위가 큐비트 입니다. |
| 하드웨어가 상온에서 작동됩니다. | 하드웨어가 초저온 상태에서 작동됩니다. |
| 고전 물리 역학 기반이 작동 메커니즘입니다. | 양자 역학 기반이 작동 메커니즘입니다. |
앞으로 양자 컴퓨터가 상용화 된다 하더라도 특정한 문제 해결에 적합하기 때문에 기존 클래식 컴퓨팅이 대체되지 않고 함께 공존할 가능성이 높습니다.