비트(Bit)와 큐비트(Qubit)

양자 컴퓨터(Quantum Computer)와 비교하여 현재 우리가 사용하고 있는 컴퓨터는 고전 컴퓨터(Classical Computer)라고 합니다.

 

고전 컴퓨터에서의 기본 단위인 비트(Bit)

우리가 알다시피 고전 컴퓨터에서 비트(Bit)는 정보의 기본 단위입니다.

비트는 0이나 1 두 가지 상태로 표현될 수 있으며, 고전 컴퓨터는 이러한 비트들로 연산을 수행하도록 프로그래밍되어 있습니다.

 

예를 들어, 3비트의 문자열이 있다면 각 비트는 0또는 1의 상태를 가질 수 있으므로 000부터 111까지 총 8가지의 숫자를 표현할 수 있으며, 이를 통해 데이터를 처리하고 계산을 실행합니다.

 

비트와 큐비트

반면, 양자 컴퓨터에서는 큐비트(Qubit)가 정보의 기본 단위 역할을 합니다. 여기서 큐비트는 양자 비트(Quantum bit)라고도 불립니다.

이러한 큐비트의 가장 큰 특징은 중첩(Superposition) 상태를 가질 수 있다는 점입니다.

중첩 상태라는 것은 0과 1의 상태를 동시에 가질 수 있다는 뜻이고, 이를 이용하여 여러 가능성을 동시에 탐색할 수 있습니다.

 

앞선 예시를 큐비트의 경우로 살펴보겠습니다. 고전 컴퓨터에서 3개의 비트가 있다면  8가지 중 한 가지를 표현할 수 있다고 하였습니다. 양자 컴퓨터에서 3개의 큐비트가 모두 0과 1의 중첩 상태에 있을 경우, 8가지 가능한 상태를 동시에 표현하고 연산할 수 있습니다. 이를 이용하여 모든 상태에서 한 번에 계산을 한다면, 병렬 처리 능력이 극대화되고 속도 향상을 얻을 수 있습니다.

 

이러한 중첩의 특성 덕분에 양자 컴퓨터는 클래식 컴퓨터보다 훨씬 많은 정보를 동시에 처리할 수 있습니다. 이는 양자 컴퓨팅이 특정 문제들을 훨씬 더 빠르게 해결할 수 있는 잠재력을 가지고 있음을 의미합니다. 실제로, 이론상 양자 컴퓨터를 이용하면 고전 컴퓨터로 평생에 걸쳐 해결 할 수 없는 문제를 해결할 수 있다고 합니다.