서울대학교 물리분석실험 - Quantum Calculation

1. Abstract

양자 계산은 현대 물리학에서 중요한 분야로, 고전 물리학이 설명하지 못하는 현상들을 이해하고 분석하는 데 필수적인 도구이다. 이 실험에서는 양자 계산의 기본 원리와 그 응용을 살펴보았다. 전통적인 계산 방식으로는 풀 수 없는 문제들이 양자 컴퓨터의 특성을 이용하여 효율적으로 해결될 수 있다는 점이 주목할 만하다. 그러므로 실험의 첫 번째 단계로 양자 상태의 개념을 명확히 이해하고, 이를 표현하는 다양한 방법을 익혔다. 이를 통해 우리가 다루게 될 양자 시스템의 상태를 확립하고, 그 상태의 변화 과정을 추적하는 것이 가능해졌다. 양자 계산의 핵심 요소 중 하나는 큐비트의 개념이다. 큐비트는 양자 비트로, 0과 1의 상태를 동시에 갖는 중첩 상태를 형성할 수 있다. 클래식 비트가 정해진 상태를 가질 때, 큐비트는 이질적인 정보를 동시에 저장하고 처리할 수 있는 가능성을 제공한다. 실험에서는 단순한 큐비트 모델을 구현하고 이론적으로 예상되는 결과와 실제로 수행한 연산의 결과를 비교하였다. 이를 통해 큐비트가 클래식 비트와 어떻게 다른지를 경험적으로 증명하는 데 성공하였다. 동시에, 양자 얽힘의 개념을 다루어 두 개…(생략)