KAIST 화학과 김형준 교수님이 설명해주시는 원자의 화학 :)
그동안 실험으로만 이루어진다고 생각했던 화학 연구에 대한 고정관념을 깨뜨려 보세요 :)
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양자컴퓨터의 발전은 전통적인 컴퓨터 과학 분야에 새로운 가능성을 제시하고 있는데 양자 병렬성 및 양자 얽힘과 같은 특별한 양자 성질은 기존의 알고리즘 및 데이터 처리 방식과는 다르게 작동하며, 이로 인해 현대 기술, 특히 암호학 분야에서 어떤 도전과 기회가 발생할지에 대해 궁금해졌다.
TFQ는 양자 시뮬레이션과 관련된 작업을 수행하기 위한 도구로, TFQ를 사용하면 양자 컴퓨터에서 얻은 데이터를 활용하여 머신 러닝 모델을 구축하거나, 양자 시뮬레이션을 통해 양자 시스템을 모델링하여 향상된 결과를 얻을 수 있습니다. TFQ를 이용하면 양자 컴퓨팅과 머신 러닝을 함께 사용하여 양자 시스템의 특성을 이해하거나, 양자 기기를 사용하여 문제를 해결할 수 있는 방법을 연구할 수 있습니다. 마찬가지로 컴퓨터 화학 분야에서도 사용가능한데, 분자구조에 대한 양자 시뮬레이션을 통해 분자의 안정성, 에너지, 반응성 등을 이해하고 최적화할 수 있고, 화학 메커니즘도 모델링 및 분석할 수 있다고 합니다.
다회간 시뮬레이션을 진행할수는 있지만 결국 실제 상황에서 작동하는지 확인을 위해선 결국엔 실험을 해야할 것 같습니다. 다만 말씀하신 것과 같이 핵 실험과 방사성 물질에 대한 연구는 비용과 환경적 위험이 매우 높기 때문에 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 이러한 한계를 극복하는 데 도움이 될 것 같습니다.
컴퓨터 시뮬레이션은 복잡한 물리적 현상을 모델링하고 실험을 보충하는 데 매우 유용합니다. 하지만 현재의 시뮬레이션 기술은 모든 측면을 완벽하게 대체하지는 못합니다. 시뮬레이션의 정확성과 믿음성, 그리고 모델의 신뢰성을 높이기 위한 연구가 계속되고 있습니다. 그러나 시뮬레이션은 실험의 효율성을 높이고 비용과 환경적 위험을 줄이는 데 큰 기여를 할 수 있습니다.
본인이 생각한 질문의 배경(이유)
양자 컴퓨터는 양자 기술을 활용하여 정보를 처리하는 컴퓨터입니다. 전통적인 바이너리 시스템(0과 1로 이루어진 비트) 대신 양자 비트 또는 큐비트를 사용하여 정보를 저장하고 처리합니다. 이러한 양자 비트는 양자 메커니즘을 기반으로 하며, 양자 중첩과 양자 얽힘 등의 특성을 가지고 있습니다.
양자 컴퓨터는 일부 계산 작업을 전통적인 컴퓨터보다 훨씬 빠르고 효율적으로 수행할 수 있을 것으로 기대됩니다. 예를 들어, 양자 컴퓨터는 양자 병렬처리를 통해 동시에 다수의 계산을 수행할 수 있습니다. 이러한 특성으로 인해 양자 컴퓨터는 암호 해독, 분자 모델링, 최적화 문제 등의 분야에서 특히 유용하게 사용될 수 있습니다. 이렇듯 양자 컴퓨터가 무엇이고, 어떻게 작동하는지에 대해서는 들어봤지만, 현재 적용되고 있는 사례가 무엇인지는 모르고 있기에 양자 컴퓨터가 어떤 분야에서 활용되고 있는지 궁금합니다.