큐비트 — 보기 전까지는 둘 다

켜짐도 꺼짐도 아닌 스위치

이진법 놀이판의 스위치는 켜짐 아니면 꺼짐이었습니다. 이 판의 스위치는 기울어집니다. 판 네 개를 순서대로 따라 하면, 양자컴퓨터가 어떻게 답을 찾는지 마지막 판에서 직접 해보게 됩니다.

판 1 · 큐비트는 기울어진다

  1. 오른쪽 큐비트의 손잡이를 오른쪽 끝까지 밀어 보세요.
  2. 한 번 보기를 여러 번 눌러 보세요. 매번 뭐가 나오나요?
  3. 손잡이를 가운데쯤에 두고 한 번 보기를 열 번쯤 눌러 보세요.
  4. 그 상태로 100번 보기를 누르세요.

보통 스위치 (비트)

큐비트

꺼짐 100% · 켜짐 0%

여기에 방금 한 일의 뜻이 나옵니다.

알게 되는 것 — 비트는 답 하나를 갖고 있습니다. 큐비트는 답이 나올 가능성을 갖고 있습니다. 그런데 한 번 보면 언제나 켜짐 아니면 꺼짐, 하나만 나옵니다. 기울기는 여러 번 봐야 드러납니다.

판 2 · 반 돌리기 두 번

먼저 맞혀 보세요. 꺼짐인 큐비트를 반 돌리면 반반이 됩니다. 거기서 한 번 더 반 돌리면?

판 3 · 둘을 묶으면

  1. 따로따로 반반을 누르고 100번 보기. 네 칸이 어떻게 나오나요?
  2. 묶기를 누르고 다시 100번 보기. 뭐가 달라졌나요?
  3. 아래 손잡이로 큐비트 개수를 늘려 보세요. 가능성의 수를 보세요.

아직 준비 안 됨

여기에 방금 한 일의 뜻이 나옵니다.

묶은 큐비트가 많아지면

큐비트 8개 → 한 상태에 담기는 가능성 256가지

알게 되는 것 — 묶으면 하나를 보는 순간 다른 하나가 정해집니다. 아무리 멀어도요. 그리고 비트 8개는 256가지 중 하나를 담지만, 묶인 큐비트 8개는 256가지 가능성을 한꺼번에 담습니다. 그래서 큐비트가 몇백 개만 되어도 보통 컴퓨터는 흉내조차 못 냅니다.

판 4 · 그래서 양자컴퓨터는 뭘 하나

상자 네 개 중 하나에만 보물이 있습니다. 어느 상자인지는 모릅니다. 상자를 열어 보는 것만 할 수 있습니다.

  1. 새 문제를 누르세요. 보물이 무작위 상자에 숨습니다.
  2. 먼저 보통 컴퓨터처럼 상자를 하나씩 열어 보세요. 몇 번 만에 찾았나요?
  3. 다시 새 문제. 이번엔 양자 쪽 버튼을 ①②③④ 순서대로 누르세요. 막대를 보면서요.

보통 컴퓨터

상자를 하나씩 열어서 확인합니다.

연 상자 0개

양자컴퓨터

네 상자를 큐비트 두 개에 가능성으로 펼칩니다.

아직 시작 전

여기에 방금 한 일의 뜻이 나옵니다.

알게 되는 것 — ②에서 표시를 해도 네 상자의 확률은 똑같이 25%였습니다. 표시는 방향만 바꿉니다. 그 상태로 보면 아무 상자나 나옵니다. ③에서 뒤집으면 방향이 다른 보물 상자만 커지고 나머지는 지워집니다. 그래서 딱 한 번 봐도 보물이 나옵니다. 양자컴퓨터는 답을 다 아는 기계가 아니라, 틀린 답을 지우는 기계입니다.

기울어진 스위치 뒤에 있는 이야기

여기서 손으로 해본 것들이 글로 정리되어 있습니다.

공학 자료실로 →

비트는 답을 저장하고, 큐비트는 답의 가능성을 저장합니다. 그 가능성에는 방향이 있어 서로 지워질 수 있고, 여럿을 묶으면 한 상태에 2의 거듭제곱 가지가 담깁니다. 양자컴퓨터는 이 두 가지를 써서, 틀린 답의 가능성끼리 지워지고 맞는 답만 남게 계산을 짜는 기계입니다.