양자 컴퓨터여, 나를 더 두근거리게 해줘 (4/9)

애당초, 양자 비트를 어떻게 만드는지...

어떻게 하면 양자 비트를 현실 세계에서 만들어 내는 것인지, 도통 알 수가 없었습니다. 단 한 개의 예라도 좋으니까, 양자 비트를 현실에서 구현 가능한 하드웨어를 이해하지 않으면, 납득할 수 없다고 생각했습니다.

 

그런데, 그런 가려운 부분에 대한 설명은 없었습니다. 아니, 정확히 말하자면 하드웨어의 설명은 많은데, 어떻게 하면 "0의 고양이"와 "1의 고양이"를 분리하여 관리 및 제어가 가능한 하드웨어를 만들어 낼 수 있는지 전혀 알 수가 없더라고요.

 

 

슈뢰딩거 방정식에서 도출되는 양자 상태를 생각하면, "2 고양이", "3 고양이", "4 고양이"... 등 무한 고양이가 무질서하게 등장하여, 마치 '고양이 카페'가 아닌가! 하며 골머리를 앓고 있었습니다.

 

무한 고양이가 무질서하게 등장하는... 파라다이스인 것인가!?

 

여하튼, 저는 양자 상태의 고양이 2마리( '0고양이'와 '1고양이')로 한정하여 고양이의 거처를 분리하는 방법을 몰랐습니다. 그에 비하면 고전 비트는 간단하고 단순합니다. 고전 게이트도 트랜지스터 PNP / NPN 접합을 이해할 수 있으면 한방입니다.

 

 

그리고 또, 제가 자기장과 전기장, 그리고 전자의 취급은 잘 압니다만, 양자 비트의 실현 장치로 소개되는 '초전도 소자' 라든지, '광자'에 대한 내용은 아마추어입니다.

 

아는 척하고 쓸 수 있을지 모르겠지만, 그렇게 하면 제가 즐거울 리가 없습니다.

 

여기서 고통받던 저를 도와준 것은 양자 이론의 거장이 쓴 책도 아니고, 대학의 YouTube 강의도 아니고, 양자 컴퓨터 입문서도 아닌, 'natural science'라는 비영리 법인의 애니메이션이었습니다.

 

• [1 일째] 양자 우물의 전자 상태와 양자 비트의 표현
• [2 일째] 양자 우물의 전자 상태의 기초 실험 1 : 전자파에 의한 상태 천이
• [3 일째] 양자 우물의 전자 상태의 기초 실험 2 : 전기장에 의한 전기 분극
• [4 일째] 양자 우물의 전자 상태의 기초 실험 3 : 2중 양자 우물로 양자 비트를 개선!
• [5 일째] 1양자 비트 만능 양자 게이트를 설계하자!

저는 이 애니메이션을 적어도 5회 반복해서 보았고, 때때로 화면을 정지시켜가며 이해하기 위해 노력했습니다. 다음의 내용은 위의 내용을 나름대로 이해하여 정리한 것입니다(제작자 분의 뜻에 반하는 내용이 있다면, 메세지를 남겨 주시면 감사하겠습니다).

 

실제로, 저는 양자 우물의 구현 방법 등 아직 모르는 것이 많습니다만, "오호라! '0 고양이' 와 '1 고양이'는 이렇게 만드는 것이군!" 하고, 이후 작업을 진행할 수 있었습니다.