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2002/03/12(17:09) from 61.84.234.18
작성자 : 강줄기 (jkkang65@hanmail.net)	조회수 : 2746 , 줄수 : 16

양자컴퓨터? - 첫번째

양자 컴퓨터에 관한 질문은 필자나 관련 사이트(http://mrm.kaist.ac.kr/qc/)에 문의한다. 김재현 (KAIST 물리학과 박사과정) 2001년 4월호   자연과학 분야에 있어 어떤 개념이 다른 분야의 사람에게 사실 그대로 전달되는 경우는 많지 않은 것 같다. 아인슈타인의 특수 상대성 이론이 종종 '모든 진실은 상대적'이라는 어처구니없는 주장으로까지 확대되는 경우가 바로 그런 예이다. 상대성 이론은 빛의 속도는 유한하며, 그것은 달리는 사람이든 정지된 사람이든 누구에게나 동일하다는 것을 근본 가정으로 한다. 시속 100km로 달리는 자동차에서는 시속 150km로 달리는 자동차가 상대적으로 시속 50 km로 달리는 것처럼 보이고, 시속 80km로 달리는 자동차에서는 상대적으로 시속 70km로 달리는 것처럼 보이는 것이 우리가 일상적으로 느끼는 물리학 법칙이지만, 상대성 이론은 시속 100km로 달리는 자동차든 시속 80km로 달리는 자동차에서든 빛은 똑같이 초속 30만km의 속도로 관측된다는 것이다. 한편으로는 이해가 힘들 수도 있지만 이미 상대성 이론은 하나의 진실로 받아들여진지 오래다. 따라서 '진실(빛의 속도)은 누구에게나(관찰자의 속도에 상관없이) 동일하다'는 주장이 신빙성이 있어 보인다. 하지만 이것 역시 빛의 속도가 진실에 대응되고, 관찰자의 속도가 진실을 받아들이는 사람의 입장에 대응될 수 있느냐는 질문을 넘어야만 타당해질 것이다. 사실 상대성 이론을 꺼낸 것은 변명을 하기 위해서다. 수식의 도움없이 전문적인 내용을 전하는데 오해의 소지가 없을 수 없고, 대체로 맞지만 정확하지 않은 표현을 사용할 수도 있기 때문에 미리 양해를 구하는 것이다. 그것을 특별히 확대 해석하지 않기를 바란다. 또한 필자의 능력으로는 양자 역학(quantum mechanics)이라는 물리학의 한 분야를 건드리지 않고서는 도저히 양자 컴퓨터를 이야기할 수 없을 것 같다. 속도의 개념을 모르는 사람에게 상대성 이론을 어떻게 설명할 것인지 상상해 보라. 비록 제한된 지면에서 양자 역학을 풀어가는 것 자체가 '장님 코끼리 만지기'식이 될 공산이 크지만 여러분의 넓은 이해를 구하면서 본론으로 들어가도록 하자. 양자 컴퓨터의 역사 먼저 양자 역학처럼 어려운 주제로 들어가기 전에 양자 컴퓨터를 연구하는 이유와 간략한 역사에 대해 알아보자. 1950년대 이후, 트랜지스터를 이용한 논리소자의 크기와 소비전력은 지수적으로 감소해왔다. 이를 흔히 '무어의 법칙'이라고 말하는데, 이를 이용해 논리소자의 크기가 원자 하나의 수준으로 내려가는 시기를 예상하면 대략 2020년경이 된다. 얼마 남지 않았다. 그런데 원자 하나와 같이 매우 작은 논리소자를 구현하게 되면 전혀 새로운 현상들이 나타나게 된다. 매우 가는 두 도선이 인접해 있을 때 한쪽에 전자를 보내면 다른 쪽에서 검출되는 경우가 하나의 예에 속한다. 아주 곤란한 일이 아닌가. 원자 단위의 작은 세계에서는 우리가 사는 거대한 세계와는 매우 다른, 양자 역학이라는 물리법칙이 지배하기 때문인데 지금도 고집적 반도체를 만들 때 이러한 양자효과를 되도록 피하는 것이 중요한 문제에 해당한다. 만약 양자효과를 피할 수 없다면, 거꾸로 이를 이용하면 될 것이 아닌가. 이것이 현재 기술의 발전 측면에서 양자 컴퓨터를 연구하는 이유다.

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