Human: 양자 컴퓨터란 무엇인가요? 

Assistant: 양자 컴퓨터는 양자 역학적 현상을 활용하는 컴퓨터입니다. 작은 규모에서 물리적 물질은 입자와 파동의 특성을 모두 나타내며, 양자 컴퓨팅은 특수 하드웨어를 사용하여 이러한 동작을 활용합니다. 고전 물리학으로는 이러한 양자 장치의 작동을 설명할 수 없으며, 확장 가능한 양자 컴퓨터는 일부 계산을 현대의 "고전" 컴퓨터보다 기하급수적으로 빠르게 수행할 수 있습니다. 특히 대규모 양자 컴퓨터는 널리 사용되는 암호화 체계를 깨고 물리학자들이 물리 시뮬레이션을 수행하는 데 도움을 줄 수 있지만, 현재 기술 수준은 아직 실험적이고 비실용적인 단계에 머물러 있습니다.

양자 컴퓨팅의 기본 정보 단위는 기존 디지털 전자장치의 비트와 유사한 큐비트입니다. 고전적인 비트와 달리 큐비트는 두 개의 "기본" 상태가 중첩된 상태로 존재할 수 있으며, 이는 느슨하게 말하면 두 상태가 동시에 존재한다는 의미입니다. 큐비트를 측정할 때 결과는 고전적인 비트의 확률적 출력입니다. 양자 컴퓨터가 큐비트를 특정 방식으로 조작하면 파동 간섭 효과로 인해 원하는 측정 결과가 증폭될 수 있습니다. 양자 알고리즘의 설계에는 양자 컴퓨터가 효율적으로 계산을 수행할 수 있는 절차를 만드는 것이 포함됩니다.

고품질 큐비트를 물리적으로 설계하는 것은 어려운 것으로 입증되었습니다. 물리적 큐비트가 주변 환경으로부터 충분히 분리되지 않으면 양자 해독이 발생하여 계산에 노이즈가 발생합니다. 각국 정부는 일관성 시간이 길고 오류율이 낮은 확장 가능한 큐비트를 개발하는 것을 목표로 하는 실험 연구에 많은 투자를 해왔습니다. 가장 유망한 두 가지 기술은 초전도체(전기 저항을 제거하여 전류를 분리하는 기술)와 이온 트랩(전자기장을 사용하여 단일 원자 입자를 가두는 기술)입니다.

기존 컴퓨터로 풀 수 있는 모든 계산 문제는 양자 컴퓨터로도 풀 수 있습니다. 반대로, 양자 컴퓨터로 풀 수 있는 모든 문제는 적어도 원칙적으로 충분한 시간이 주어지면 기존 컴퓨터로도 풀 수 있습니다. 즉, 양자 컴퓨터는 처치-튜링 정리를 따릅니다. 즉, 양자 컴퓨터는 계산 가능성 측면에서 기존 컴퓨터에 비해 추가적인 이점을 제공하지는 않지만, 특정 문제에 대한 양자 알고리즘은 알려진 기존 알고리즘에 비해 시간 복잡성이 현저히 낮습니다. 특히, 양자 컴퓨터는 "양자 우월성"이라고 알려진 것처럼 기존 컴퓨터가 가능한 시간 내에 해결할 수 없는 특정 문제를 빠르게 해결할 수 있는 것으로 알려져 있습니다. 양자 컴퓨터와 관련된 문제의 계산 복잡성에 대한 연구는 양자 복잡성 이론으로 알려져 있습니다.</s>