양자컴퓨터와 양자역학이란 무엇인가?

양자컴퓨터는 대표적인 현대 물리학 이론인 양자역학의 원리를 이용한다. 양자 역학은 원자나 전자 같은 미시세계에서 일어나는 현상을 설명하기 위해 20세기 초에 만들어졌다. 뉴턴의 고전역학은 원자나 빛이 보여주는 현상들을 전혀 설명할 수 없기 때문이다. 양자역학은 파동, 입자 이중성을 인식하는데서 출발한다.

 

원자가 때로는 파동으로 행동하기도 하고 빛이 때로는 입자로 작용하기도 한다. 또한 원자 같은 작은 입자는 불연속적인 에너지상태로만 존재할 수 있다. 따라서 원자가하나의 에너지상태에서 다른 상태로 이동하려면 그 차이에 해당하는 에너지를 흡수하거나 방출해야 한다. 물리학자들은 이런 현상을 에너지가'양자화'되어있다고 말한다.

입자는 파동의 성질도 갖기 때문에 그 정확한 위치를 알 수 없고 단지공간상에 분포하는 존재확률을 계산할 수 있을 뿐이다. 따라서 하나의 입자는 여러 지점에서 발견될 확률이 있고 여러 상태를 동시에 가질 수도 있다. 이런 양자역학을 신은주사위를 던지지 않는다며 아인슈타인은 끝내 받아들이지 않았다. 양자역학이론의 창시자 중 한 사람인덴마크의 물리학자닐스보어조차도 당혹스러워하지 않은 채양자역학을 고찰할 수 있는 사람이 있다면 그는 그것을 제 대로이해하지 못한 것이다라고 말했다.