목차양자 컴퓨팅의 핵심 동력이자, 미시 세계를 지배하는 가장 기묘하고도 강력한 원리 중 하나가 바로 양자역학적 중첩(Quantum Superposition)이다. 이 원리는 우리가 일상적으로 경험하는 거시 세계의 직관과는 완전히 다른 방식으로, 양자 세계의 입자들이 동시에 여러 상태로 존재할 수 있다는 놀라운 개념을 제시한다. 일상적 직관과의 충돌 우리가 살아가는 거시 세계에서 물체는 항상 특정한 상태를 가진다. 동전은 앞면이거나 뒷면이고, 스위치는 켜져 있거나 꺼져 있다. 두 가지 상태가 동시에 존재하는 것은 상상하기 어렵다. 하지만 양자역학의 세계에서는 입자, 예를 들어 전자나 광자와 같은 미시적인 존재들이 측정되기 전까지 여러 가능한 상태들의 '중첩된' 상태로 존재할 수 있다. 중첩 상태의 수학적 ..

목차미래 컴퓨팅의 혁명을 이끌 핵심 동력으로 손꼽히는 양자 컴퓨터. 그 놀라운 잠재력의 중심에는 기존 컴퓨터의 정보 단위인 비트(bit)와는 근본적으로 다른 특성을 지닌 큐비트(qubit, 양자 비트)가 존재한다. 큐비트는 양자 역학의 기묘한 원리를 활용하여 정보를 저장하고 처리하며, 양자 컴퓨터가 특정 문제에서 고전 컴퓨터를 압도하는 성능을 발휘하는 근본적인 이유이다. 큐비트의 세계를 자세히 들여다보자. 비트(Bit)의 한계와 큐비트의 등장 현재 우리가 사용하는 모든 디지털 기기는 정보를 0 또는 1의 두 가지 상태 중 하나로 표현하는 비트를 기반으로 작동한다. 아무리 복잡한 연산이라도 결국 수많은 비트들의 조합과 논리 연산을 통해 처리된다. 하지만, 특정 유형의 문제, 예를 들어 매우 큰 수의 소인수..

목차고전 컴퓨팅의 한계를 극복하고 특정 계산 복잡도 클래스에 속하는 문제 해결에 혁혁한 성능 향상을 목표로 하는 양자 컴퓨팅(Quantum Computing)은 현대 물리학과 컴퓨터 과학의 융합을 통해 탄생한 학제간 연구 분야이다. 본 글에서는 양자 컴퓨팅의 기본 원리, 주요 구현 방식, 그리고 미래 전망에 대해 심층적으로 논의한다. 고전적인 정보 단위인 비트(bit)가 0 또는 1의 확정적인 상태를 표현하는 반면, 양자 정보의 기본 단위인 큐비트(qubit)는 양자역학적 중첩(superposition) 원리를 활용하여 $|0⟩$과 $|1⟩$ 상태의 확률적 선형 결합으로 표현된다. 수학적으로 큐비트의 상태 $|ψ⟩$는 다음과 같이 나타낼 수 있다.$$|ψ⟩ = α|0⟩ + β|1⟩$$여기서 $α$와 $β..