큐빗(qubit)란 무엇인가?
현재 컴퓨터에서 사용되는 정보의 최소단위는 비트(bit)이다. 이 비트는 0 또는 1 중 한 값을 갖게 된다. 이 비트에 해당하는 양자 전산에서의 정보의 최소단위를 양자 비트(quantum bit) 또는 큐빗(qubit)라고 한다.
큐빗의 특징은 0 또는 1의 두 가지 값을 가질 수 있을 뿐 아니라 0과 1을 동시에 지닐 수 있다는 것이다. 이것은 양자역학의 상태가 겹치기상태로 존재할 수 있기 때문에 가능하다. 양자역학의 언어로 다시 말하면, 큐빗이란 {|0>, |1>}을 직교맞춤기준(orthonormal basis)으로 하는 2차원 Hilbert 공간에서의 상태를 의미한다. 따라서 큐비트의 일반적인 상태는 a|0>+b|1>과 같이 나타내어 지며, 여기서 a, b는 |a|2 + |b|2 = 1인 관계를 만족하는 복소수이다.
현재 물리적으로 큐빗은 스핀이 1/2인 입자의 스핀 상태와 광자(photon)의 쏠림빛(polarization)의 상태가 이용되고 있다. 양자 컴퓨터를 구현하려는 실험들은 스핀 1/2인 입자들의 스핀 상태를 이용하고 있고, 양자정보전송이나 양자암호체계 등의 분야에서의 실험들은 광자의 쏠림빛을 이용하고 있다.
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