세상을 뒤바꿀 새로운 양자 혁명

기존 컴퓨팅 기술의 한계를 뛰어넘는 미래의 컴퓨터,

양자 컴퓨터가 가져올 혁명적 변화는 이미 시작되었다!

상상을 현실로 만드는 양자 컴퓨터 혁명

양자 컴퓨터는 양자역학의 원리를 이용해 정보를 처리하는 새로운 형태의 혁신적인 컴퓨팅 시스템으로, 기존 컴퓨터의 0과 1로 된 비트 대신 큐비트를 사용하여 0과 1 두 상태를 동시에 가질 수 있는 중첩과 얽힘에 기반합니다. 양자 컴퓨터는 중첩 상태를 이용하면 여러 가지 경우의 수를 동시에 계산할 수 있고, 얽힘 상태는 계산 속도를 극적으로 높일 수 있습니다.

이 책에서는 양자 컴퓨터가 무엇인지, 어떻게 작동하는지, 그리고 우리의 삶에 어떠한 변화를 가져올지 살펴보고 있습니다. 나아가 양자 컴퓨터가 암호 해독과 약물 개발(예: 구글의 시카모어), 인공지능에서 혁신적인 변화를 가져올 잠재력을 가지고 있음을 보여주고 있습니다.

양자 컴퓨터의 작동 원리

양자역학의 핵심 원리 중 하나인 ‘중첩’은 입자가 동시에 여러 상태를 가질 수 있다는 개념으로, 이는 공중에 던져서 회전하는 동전이 앞면과 뒷면을 동시에 보여주는 것과 같은 현상입니다. 이러한 중첩 상태를 이용하면 양자 컴퓨터는 여러 가지 경우의 수를 동시에 계산할 수 있습니다. 또 다른 원리는 ‘얽힘’으로, 두 입자가 얽혀 있으면 한 입자의 상태를 측정하는 것만으로 다른 입자의 상태를 즉시 알 수 있습니다. 이러한 얽힘 상태는 계산 속도를 엄청나게 높일 수 있습니다.

양자 컴퓨터의 놀라운 힘과 변화 잠재력

현재 우리가 사용하는 컴퓨터는 0 또는 1의 값만 가질 수 있는 ‘비트’라는 정보 처리 단위를 사용해 계산을 수행하지만, 양자 컴퓨터는 ‘큐비트’라는 특별한 정보 단위를 사용하여 중첩 현상으로 0과 1을 동시에 가질 수 있습니다. 따라서 기존 컴퓨터보다 훨씬 많은 정보를 담을 수 있고, 한번에 여러 가지 계산을 할 수 있습니다. 또한 얽힘 현상은 두 입자가 멀리 떨어져 있어도 서로 연결된 것처럼 행동하는 것으로, 이를 이용하면 멀리 떨어져 있는 양자 컴퓨터들을 하나의 컴퓨터처럼 작동시킬 수 있어 서로 영향을 주고받으며 정보를 즉시 공유할 수 있고 협력해서 계산을 할 수도 있습니다.

양자 컴퓨터의 이러한 특성을 이용하면 다양한 분야에서 엄청난 혁신을 이루어 낼 수 있습니다. 예를 들어 기존 약물보다 더 효과적이고 부작용이 적은 약물을 빠르게 개발할 수 있고, 또 더 강하고 가벼운 물질을 개발해 새로운 우주선이나 건물 등을 만들 수 있으며, 더 똑똑한 인공지능을 만들어 우리 삶을 더 편리하게 해줄 수도 있습니다.

양자 컴퓨터의 현재와 미래

양자 컴퓨터는 현재 컴퓨팅 기술의 한계를 뛰어넘는 혁신적인 기술입니다. 중첩과 얽힘이라는 원리를 이용하여 기존 컴퓨터로는 할 수 없는 계산을 수행할 수 있기 때문입니다. 그러나 현재 양자 컴퓨터는 아직 초기 단계이며, 실용적인 기술로 상용화될 때까지는 어느 정도 시간이 필요합니다. 양자 컴퓨터 기술은 빠르게 발전하고 있으며, 세계 각국 정부와 IBM, 구글, 마이크로소프트와 같은 글로벌 기업들은 이 혁명적인 기술 개발에 막대한 자본을 투자하고 있습니다. 양자 컴퓨터는 새로운 기술과 혁신을 촉진하여 우리의 삶을 크게 변화시킬 것입니다.

지은이 : 쥘리앙 보브로프

프랑스 파리 사클레(Paris-Saclay) 대학교 교수로, 과학의 대중화 및 교육 프로젝트를 위한 연구 팀(La physique autrement)을 이끌고 있다. 첫 번째 저서 『나의 위대한 양자역학(Mon grand mécano quantique)』으로 대중에 큰 반향을 불러일으키며 과학의 즐거움을 널리 알리기 위해 끊임없이 노력하고 있다. 과학 대중화에 뛰어난 재능이 있음을 인정받아 2011년 프랑스 물리학회로부터 장페랭(Jean-Perrin)상을 받았고, 프랑스 국립과학연구소(CNRS)는 2022년 그와 그의 연구 팀에 메달을 수여했다. 국내에 출간된 책으로는 『수식 없이 술술 양자물리』가 있다.

옮긴이 : 조선혜

프랑스에서 미술사와 역사를 공부하고 이화여자대학교 통번역대학원 한불과를 졸업했다. 현재 다양한 분야에서 통번역을 하면서 바른번역 소속 번역가로 활동하고 있다. 옮긴 책으로는 『칼

리에르의 협상』, 『지금은 지구 생태계 수업 시간입니다』, 『타임머신 타고 도착한 곳은 어디일까?』, 『아이의 자립심을 키우는 몬테소리 육아』 등이 있다.

감수 조명래

서울대학교 물리천문학부를 졸업한 후 동대학원에서 박사학위를 취득했다. 한국 기초과학연구원과 사클레 프랑스 원자력청에서 박사후연구원을 지냈고 영국 국립물리연구소(NPL) 상급연구

과학자, 한국표준과학연구원 선임연구원으로 근무했다. 현재는경북대학교 물리학과 교수로 재직 중이다.

프롤로그: 두 번째 혁명?

1. 원자를 보다

2. 지금 몇 시죠?

3. 에트나 화산 꼭대기의 원자

4. 다이아몬드는 영원하다

5. 양자 컴퓨터를 그려보세요

6. 보편적인 기계

7. 양자 우월성

8. 양자 음악 악보

9. 양자 스파이

10. 버그들

11. 빛이 있으라!

12. 아웃사이더들

13. 원자로 조각한 모나리자

14. 게임이 아닌 진짜 시뮬레이터

15. 얽힘, 새로운 경계

16. 양자 인터넷

에필로그: 주요 질문들

감사의 말

주석

참고문헌

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