양자컴퓨터를 이용하여 실제로 계산 처리를 하기 위해서는, 고전컴퓨터에서 사용하는 정보 단위 ‘비트’에 상응하는 ‘양자비트’가 필요하다. 양자비트란 고전컴퓨터에서 사용하는 비트가 ‘0’과 ‘1’ 중 하나로 정보를 표현하는 것에 반해, ‘0’이면서 ‘1’인 중첩 상태를 가진다.
양자컴퓨터가 계산 처리 속도를 향상시킬 수 있는 방법은 세 가지가 있다.
①계산 처리의 스텝 수, 즉 사용되는 논리 게이트의 수 줄이기. ②코어, 즉 계산 처리를 수행하는 회로의 클락 주파수 향상시키기. 즉, 1초간에 처리하는 신호의 수 늘리기. ③멀티 코어, 즉 코어를 여러 개 나열하여 병렬 계산하기이다.
이에 비해 양자컴퓨터의 경우, 이론상 입력과 출력에서 에너지 상태의 높이가 같아 에너지 상태에는 높이 차이가 없다. 따라서 열에너지가 방출되지 않는다. 이로 인해, 출력에서 입력으로의 역방향의 변환도 가능하며, 이를 ‘가역 변환’이라고 한다. 파인먼이, 양자컴퓨터라면 큰 폭으로 소비 전력을 줄일 수 있다고 주장한 것은 양자컴퓨터가 가역 변환의 컴퓨터이기 때문이다
하지만 여기서 고전컴퓨터의 논리 게이트와의 큰 차이점이 있다. 그것은 양자 논리 게이트에서는 양자얽힘을 생성한다는 것이다. 양자컴퓨터의 핵심은 양자중첩과 양자얽힘을 사용하여 양자알고리즘을 바탕으로 계산 처리를 한다는 점이다.
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