[물리학] 양자컴퓨터의 모든것

소개글

양자컴퓨터에 관한 모든 내용이 들어있습니다.

기존의 컴퓨터에서 양자로의 발전, 알고리즘, 연구현황, 현 연구 방향, 연구 실태, 알고리즘, 레퍼런스.

수업레포트로 작성하였지만, 논문이상의 많은 내용이 담겨 있습니다.

양자 컴퓨터의 이해와 여러 용도로 사용하시기 편하실겁니다.

양자컴퓨터의 자료는 아직 이론적으로밖에 확립이 안된터라 찾기도 힘드실껍니다.

여러 세계각국의 레퍼런스도 첨부되어있으니, 양자컴퓨터를 알고 싶으신 분은 클릭해주십시요.

목차

1. Introduction
2. History of quantum computer
3. Qubit
4. Basic principle
5. Quantum gate and quantum network
6. Quantum computer
7. Experimental implementation
8. Deutsch-Jozsa algorithm
9. Grover algorithm
10. Shor's factorization algorithm
11. Conclusion by Algorithm
12. Quantum cryptography (양자 암호론)
13. Towards Quantum Technology
① Shrinking Computer
② Nanocomputers
③ Quantum Computers
14. Quantum dots
15. Solid State Quantum Computation
16. Nuclear Magnetic Resonance(NMR)
17. Reference

본문내용

양자컴퓨터가 기존의 컴퓨터로는 실제적으로 풀지 못하는 문제를 쉽게 풀 수 있다는 사실만으로도 이 분야의 중요성은 충분하다. 양자전산기술과 양자정보전송기술은 양자역학을 본격적으로 이용하는 기술로서 현재의 정보처리기술의 전체를 뒤바꿀 만큼 커다란 의미를 갖는다. 미국의 경우 이 분야의 연구를 지원하거나 수행하는 주요 국가기관이 CIA, NSA(National Security Agency), ARO(Army Research Office), DARPA(Defense Advanced Research Project Agency), NASA, NIST 등이라는 점만 봐도 이 기술이 국가적으로 얼 만큼 중요한지 알 수 있다.

연산 혹은 계산(computation)은 주어진 입력에 대하여 적절한 출력을 주는 함수라고 정의할 수 있다. 컴퓨터는 그 동작이 연산으로 해석될 수 있는 물리적 실체(physical object)를 의미한다. 이러한 정의에 근거한다면 양자컴퓨터란 양자계의 상태가 입력, 출력 등의 정보(information)로 해석될 수 있고, 또한 상태의 진화(evolution)가 연산으로 해석될 수 있는 실제적인 양자계라고 말할 수 있다.

이론적인 양자컴퓨터를 실제로 어떻게 구현할 것인가에 대해 많은 논의가 이루어지고 있다. 실험적으로 양자컴퓨터를 만드는데 필요한 조건은
① 정보를 구현할 수 있어야 한다.
② elementary gate에 해당하는 operation이 가능해야 한다.
③ 연산을 위한 초기 상태의 준비가 가능해야 한다.
④ 연산결과를 읽어낼 수 있어야 한다.

=> 소수(prime number)란 1과 자기 자신만으로 나누어 떨어지는 수를 말한다. 기존의 컴퓨터에서 가장 잘 알려진 소인수분해 알고리즘은 O(exp[(64/9)1/3 ln(lnN)2/3]) 의 단계로 실행된다. 그러므로 이 알고리즘은 입력크기 logN의 exponential하게 많은 시간이 걸린다.

참고 자료

Jaehyun Kim, Jae-Seung Lee, and Soonchil Lee,
"Implementing unitary operators in quantum computation", Phys. Rev. A 61, 032312 (2000).
http://www.qubit.org/library
http://cam.qubit.org/users/artur/
안도열, 창의적 연구 진흥 사업 양자정보처리연구 2차년도 연 구보고서
E. Fredkin and T. Toffoli, Int. J. Theor. Phys. 21, 219 (1982).
R. P. Feynman, Int. J. Theor. Phys. 21, 467 (1982).