아리수 아리수

Grover 알고리즘 (Grover’s Search Algorithm) Grover 알고리즘은 “정렬되지 않은 데이터베이스(혹은 원소 집합)에서 특정 원소를 찾는 문제”를 고전 컴퓨터보다 더 빠르게(정확히는 제곱근 속도) 해결하는 양자 알고리즘입니다. 고전적으로는 N개의 원소 중 원하는 원소를 찾기 위해 평균 $$O(N)$$ 번 확인해야 하지만, Grover 알고리즘을 사용하면 $$O(\sqrt{N})$$ 정도의 연산으로 문제를 해결할 수 있음을 보장합니다. 1. 문제 설정과 핵심 아이디어 1.1. 문제 정의 고전적 관점: 예를 들어, 정렬되지 않은 N개의 리스트(또는 데이터베이스)에서 어떤 특정한 “..

Shor 알고리즘 (Shor’s Algorithm) Shor 알고리즘은 양자컴퓨팅 분야에서 가장 유명한 알고리즘 중 하나로, 큰 정수를 효율적으로 인수분해할 수 있는 방법을 제시합니다. 고전 컴퓨터로는 매우 오랜 시간이 걸리는 대규모 정수 인수분해 문제를 양자컴퓨팅에서는 상대적으로 짧은 시간(다항 시간)에 해결할 수 있다고 알려져 주목받았습니다. 아래에서는 Shor 알고리즘의 개념과 작동 원리를 단계별로 정리해 보겠습니다. 1. 배경: 정수 인수분해 문제 문제 정의: 예를 들어 매우 큰 정수 N(두 개 이상의 큰 소수의 곱)을 주었을 때, 이를 소인수(소수들의 곱)로 분해하는 것은 고전적으로 “난이도가 매우 높은 문제”입니다. ..

게이트(Gate)는 양자컴퓨터에서 ‘연산을 수행하는 기본 단위’라고 보시면 됩니다. 고전 컴퓨터에서 논리 게이트(AND, OR, NOT 등)가 이진 비트(0 또는 1)에 대해 연산을 수행하듯, 양자컴퓨터에서는 ‘양자 게이트’가 큐비트(0과 1 상태를 동시에 가질 수 있는 양자 상태)에 특정 연산을 수행합니다. 다만, 고전 게이트와 달리 양자 게이트는 ‘유니터리(단위ary) 연산’이라고 불리는 선형 변환 형태를 가집니다. 이는 큐비트의 상태를 복잡하게 변화시키되, “역연산이 가능한(상태를 손실 없이 되돌릴 수 있는)” 방식으로 변환한다는 특징이 있습니다. 예를 들어, 큐비트 상태를 뒤집는 ‘X 게이트’, 여러 상태를 중첩(superposition)으로 만드는 ‘Hadamard 게이트’, 두 큐비트를 엮는 ..

하다마드(Hadamard) 게이트하다마드 게이트는 양자 컴퓨팅에서 단일 큐비트에 적용되는 가장 기초적이고 중요한 게이트 중 하나입니다. 고전적으로 표현하자면, 0과 1 두 가지 상태만 존재하는 비트(bit)로는 표현하기 힘든 ‘중첩(superposition)’ 상태를 쉽게 만들 수 있게 해주는 연산이기도 합니다. 아래에서는 하다마드 게이트의 정의, 작동 원리, 주요 특징 등을 순서대로 설명해 드리겠습니다.1. 행렬 표현하다마드 게이트는 일반적으로 다음과 같은 2×2 행렬로 표현됩니다.$$H=\frac{1}{\sqrt{2}}\left(\begin{array}{cc}1& 1\\ 1& -1\end{array}\right)$$앞에 곱해진 $\frac{1}{\sqrt{2}}$ 는 정규화(Normalization)를..

qiskit SDK 설치pip install qiskit 런타임 설치양자 계산을 클라우드 기반에서 실행시키기 위한 런타임입니다. IBM 양자 디바이스에서 실행해야 하기 때문에 오픈소스가 아닙니다.pip install qiskit-ibm-runtimepip install qiskit-aer 예제 코드에서 사용할 matplotlib을 설치합니다.pip install matplotlib pylatexenc 아래 부터는 window 환경에서 vscode에 wsl로 접속한 후 주피터노트북으로 실행한 코드입니다. ibm에서 제공해주는 동영상에 나오는 예제인데 chatgp에게 해설을 부탁해서 주석으로 추가했습니다. 주석 내용중 양자컴퓨팅 프로그래밍에 대한 이해가 필요한 부분은 추후 좀 더 학습한 후 정리해 보겠습니다..

양자컴퓨팅 10년 전망 및 시니어 소프트웨어 엔지니어의 진입 기회1. 양자컴퓨팅의 향후 10년 전망 (기술 발전 및 시장 성장)기술 발전: 양자컴퓨팅은 현재 NISQ(Noisy Intermediate-Scale Quantum) 시대에 있으며, 향후 10년간 점진적 발전이 예상됩니다. BCG의 분석에 따르면 2030년까지는 NISQ 단계가 지속되고, 이후 2030년대에는 본격적인 양자 우위 확보 단계, 2040년 이후에는 완전한 폴트 톨러런트 단계로 나아갈 것으로 전망됩니다 (Quantum Computing On Track to Create Up to $850 Billion of Economic Value By 2040). 이는 곧 현재의 소규모 양자비트(qubit) 시스템에서 시작하여, 10년 내에 에러..

양자컴퓨터 프로그래밍을 실습하려면 클라우드 기반 양자컴퓨터를 활용하거나, 로컬 환경에서 양자 시뮬레이터를 실행하는 방법이 있습니다.먼저, 가장 쉽고 무료로 접근할 수 있는 IBM Quantum Experience와 Qiskit을 활용한 실습 방법을 안내해 드리겠습니다.1️⃣ 실습 환경 준비하기양자 프로그래밍을 실습하기 위해 아래의 두 가지 방법 중 하나를 선택할 수 있습니다.✔️ 온라인 환경에서 실행 (설치 없이 웹에서 바로 실습 가능)✔️ 로컬 환경에서 실행 (Python과 Jupyter Notebook을 활용하여 실습)🔹 온라인 환경 (IBM Quantum Experience)IBM에서는 실제 양자컴퓨터를 무료로 사용할 수 있는 IBM Quantum Experience를 제공합니다.Qiskit을 활..

소프트웨어 엔지니어가 양자컴퓨터를 효과적으로 학습할 수 있도록 이론, 프로그래밍, 실습 프로젝트, 커뮤니티 & 최신 정보로 나누어 정리해드리겠습니다.1️⃣ 이론 (Quantum Computing 기본 개념)소프트웨어 엔지니어 입장에서 양자컴퓨터를 이해하려면, 양자역학의 기본 개념과 양자 알고리즘 원리를 배우는 것이 중요합니다.📚 추천 도서📖 Quantum Computation and Quantum Information – Michael A. Nielsen & Isaac L. Chuang→ 양자컴퓨터의 기본 이론부터 응용까지 폭넓게 다루는 바이블 같은 책입니다. 다소 수학적 내용이 많지만 깊이 있는 학습이 가능합니다.📖 Quantum Computing for Computer Scientists – N..