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양자 컴퓨팅은 양자역학의 원리를 바탕으로 작동하는 컴퓨터 기술로, 기존의 디지털 컴퓨터와는 근본적으로 다른 방식으로 정보를 처리합니다. 전통적인 컴퓨터는 비트(0 또는 1)로 정보를 저장하고 처리하지만, 양자 컴퓨터는 큐비트(양자 비트)를 사용합니다. 큐비트는 동시에 0과 1의 상태를 가질 수 있는 슈퍼포지션 상태를 가지며, 얽힘이라는 특성을 통해 큐비트들 간의 상호작용을 극대화할 수 있습니다.
양자 컴퓨터는 특정 문제를 기존 컴퓨터보다 훨씬 빠르게 해결할 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다. 예를 들어, 쇼어 알고리즘은 큰 수의 소인수 분해를 효율적으로 수행할 수 있어, 현재의 암호화 기술을 위협할 수 있습니다. 그로버 알고리즘은 데이터베이스 검색 속도를 제곱근 만큼 향상시킵니다.
양자 컴퓨팅의 구현에는 여러 가지 도전과제가 있습니다. 큐비트의 안정성과 오류율을 개선하는 것이 주요 과제 중 하나입니다. 초전도 큐비트, 이온 트랩, 위상 큐비트 등 다양한 기술이 연구되고 있습니다. 양자 컴퓨팅이 상용화되면 암호학, 재료 과학, 약물 개발 등 여러 분야에서 혁신적인 발전이 기대됩니다.
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