"양자 역학, 오묘한 너란 녀석!"을 나눠 포스팅하는 겁니다.
이해하기 난해하지만, 중첩 상태와 양자 얽힘 현상을 이용해 거시 세계에서 놀라운 활용이 가능하다.
- 양자 암호화
양자 암호화를 통해 서로 비밀 메세지를 보낼 때, 누군가 가로채려고 하면 바로 암호가 교란되어 바뀐다. 양자 역학에서는 측정하는 순간, 측정 때문에 대상이 바뀌게 되므로 복제가 불가능하다.
- 양자 컴퓨터(양자 컴퓨팅)
양자의 중첩과 얽힘 때문에 양자 컴퓨터가 일반 PC보다 엄청난 속도로 일 처리를 할 수 있다. 아직 상용화되지 않았지만 머지않은 미래에 양자 컴퓨팅이 가능해진다면 암호를 해독하든, 무엇을 하든 처리 속도는 어마어마하게 빨라질 것이다. 구글은 지난 5월 네이처 기고문을 통해 ‘하이브리드’ 방식 양자컴퓨터를 5년 안에 상용화하겠다고 밝혔으며, IBM은 3월 초 '범용' 양자컴퓨터 ‘Q’를 상용화하겠다고 발표한 바 있다.
컴퓨터의 언어는 2진법이라 0과 1로만 소통할 수 있다. 일반 컴퓨터는 0과 1이라는 비트로 이루어진 데이터를 연산해서 다양한 결과물을 도출한다. 양자 컴퓨터는 큐비트(양자비트)를 이용해 연산하는데, 양자 역학에서 하나의 입자는 두 상태를 동시에 가지는 중첩 상태이므로, 큐비트 또한 0과 1을 동시에 갖는 비트이다.
자, 그럼 양자 컴퓨터로 얼마나 빠른 연산처리가 가능한지 알아보자.
4자리의 암호를 찾아야 한다고 할 경우, 다음과 같이 총 16(2^4)개의 경우의 수가 나온다. 일반 컴퓨터는 16개의 경우를 모두 하나씩 거쳐서 암호를 찾아낸다.
하지만 양자 컴퓨터는 중첩과 얽힘을 이용해, 16개를 다 대입하는 것이 아니고 한 번에 암호를 찾을 수 있다. 위 이미지는 큐비트의 0과 1 중첩 상태를 나타낸다.
예를 들어, 암호가 1001이라고 가정하자. 각 자리를 ABCD라고 표현할 때, 큐비트인 ABCD는 모두 0이기도 하고 1이기도 하다. 일일이 1과 0을 대입할 필요 없이 둘 다 가지고 있으므로(중첩), A가 1임이 결정 나면 즉시, 얽혀있던 0은 사라진다(얽힘). 이런 식으로 모든 경우의 수를 대입하지 않고도 한 번에 암호를 찾을 수 있다! 놀란운 생퀴!!!
이게 얼마나 대단한 거냐면 20자리의 암호가 있다고 했을 때, 일반 컴퓨터는 1,048,576(2^20)에 달하는 경우의 수를 모두 대입해서 암호를 찾아야 하지만, 양자 컴퓨터는 한 번에 처리할 수 있다는 거다. 넘나 매력적이고 난리ㄲㄲㄲ 하지만!! IT 보안을 뚫는 것으로 활용된다는데... 이메일, 은행, 등등 나의 웹 프라이버시가 쉽게 빠이빠이 될 수도 있다.
데이터베이스 검색에도 빠른 속도로 일 처리가 가능하다. 일반 컴퓨터는 데이터베이스 내에서 무언가를 찾기 위해 데이터를 하나씩 검토해야 하지만, 양자 알고리즘을 갖는 양자 컴퓨터에서는 큰 데이터베이스에서도 더 빠른 속도로 검색할 수 있다.
양자 역학 101, ④ 슈뢰딩거의 고양이와 관찰자 효과
[참고 링크]
슈뢰딩거의 고양이 https://namu.wiki/w/슈뢰딩거의%20고양이
양자역학의 해석 https://namu.wiki/w/양자역학의%20해석
불확정성 원리 https://namu.wiki/w/불확정성%20원리
Is light a particle or a wave? - Colm Kelleher https://youtu.be/J1yIApZtLos
Particles and waves: The central mystery of quantum mechanics - Chad Orzel https://youtu.be/Hk3fgjHNQ2Q
What is the Heisenberg Uncertainty Principle? - Chad Orzel https://youtu.be/TQKELOE9eY4
Schrödinger's cat: A thought experiment in quantum mechanics - Chad Orzel https://youtu.be/UjaAxUO6-Uw
What can Schrödinger's cat teach us about quantum mechanics? - Josh Samani https://youtu.be/z1GCnycbMeA
양자역학 두 번째 이야기 - 입자냐, 파동이냐! https://youtu.be/a4LsdqwZEaU
양자역학 세 번째 이야기 - 불확정성 https://youtu.be/0MT1rRvXcVU
양자역학 네 번째 이야기 - 슈뢰딩거의 고양이 https://youtu.be/39pGNND9ue4
양자역학 다섯 번째 이야기 - 정리 https://youtu.be/QlbKFqZjwEQ
빛의 물리학 5부 빛과 양자 #004 광자와 전자의 이중슬릿실험 https://youtu.be/yTVCLL_v4og
빛의 물리학 5부 빛과 양자 #005 불확정성 원리와 상보성 원리 https://youtu.be/H2NvGpc0OV8
두 얼굴의 양자역학 http://dongascience.donga.com/news/view/5820
슈뢰딩거 고양이는 누가 죽였나? http://dongascience.donga.com/news/view/5869
신은 주사위를 던진다 http://dongascience.donga.com/news/view/5928
두 마리 토끼를 잡기 위한 말다툼 http://dongascience.donga.com/news/view/5975
불확정성의 원리 직관적인 설명 https://youtu.be/IlnEAEKAarw
양자역학 없는 세상 http://dongascience.donga.com/news/view/6029
빨간 약을 먹으면 양자세계가 사라질까? http://dongascience.donga.com/news/view/6167
EBS 특별기획 통찰 - 자연의 예측 가능성 양자역학_#001 https://youtu.be/EmHIKMzkLTk
EBS 특별기획 통찰 - 자연의 예측 가능성 양자역학_#002 https://youtu.be/UVgsT1nweKc
EBS 특별기획 통찰 - 자연의 예측 가능성 양자역학_#003 https://youtu.be/--AUHJ28zX8
양자 역학 이중 슬릿 https://sir.kr/cm_free/1182673
Double Slit Experiment explained! https://youtu.be/A9tKncAdlHQ
Schrodinger's Cat https://youtu.be/dZsXu5QdZtc
SCHRÖDINGER'S CAT EXPLAINED https://youtu.be/OkVpMAbNOAo
양자역학에서의 관찰자 효과에 대한 사실 정리 http://bit.ly/2eOyrYm
양자역학에 대한 잘못된 이해들 http://sophistjin.tistory.com/543
관찰자 효과는 존재하지 않습니다 http://bit.ly/2eWN2ob
신이 부리는 요술, 관찰자 효과 http://bit.ly/2xngZFP
생각의 힘으로 우주를 바꾼다? http://dl.dongascience.com/magazine/view/S201304N031
Observer effect, do this mean literally someone or just any interaction with other matter? http://bit.ly/2xdMaCt
EBS 특별기획 통찰 - 인간의 예측 가능성 - 자유의지_#002 https://youtu.be/-klSzVcQEJU
과학 수다 (1) 양자 역학에 대해서 http://sciencebooks.tistory.com/282
Superposition ft. Schrodinger's Cat | Quantum Mechanics ep 2 https://youtu.be/pTX81MwxgSs
Quantum superposition of states and decoherence ogv https://youtu.be/tAIC-FkE2rs
양자역학의 양자택일 https://youtu.be/HIupJKzMag0
양자 얽힘 https://ko.wikipedia.org/wiki/양자_얽힘
Einstein's brilliant mistake: Entangled states - Chad Orzel https://youtu.be/DbbWx2COU0E
동시성, 슈뢰딩거의 고양이, 양자얽힘 http://bit.ly/2xvutzl
Quantum Computing for Dummies https://youtu.be/lypnkNm0B4A
양자 컴퓨터 https://ko.wikipedia.org/wiki/양자_컴퓨터
Quantum Computing 101 https://youtu.be/jg8iCnQTLfM
Quantum Computers Explained – Limits of Human Technology https://youtu.be/JhHMJCUmq28
아인슈타인이 틀렸다.'양자 얽힘' 실험으로 증명 http://v.media.daum.net/v/20151022134608551
양자역학 상용화 어디까지 왔나? http://bit.ly/2xw4YxA
