최소한의 양자컴퓨터

양자컴퓨터 연표
양자 핵심 용어집
머리말

제1장 양자역학 100년사
세상을 구성하는 것
사회를 바꾼 물리학
양자역학의 아버지 막스 플랑크
아인슈타인이 발견한 ‘빛’의 비밀
불꽃 반응의 수수께끼
파동과 입자의 이중성
두 명의 천재 물리학자
‘무작위’란 무엇인가?
신들의 오셀로
모든 것은 전자가 쥐고 있다
반도체의 신비
양자 터널 효과와 노벨 물리학상
빛의 파동을 정렬하다
레이저의 원리
‘100경 분의 1초’의 빛을 만들다
미시 세계의 정밀 제어
‘신은 주사위를 던지지 않는다’
양자 얽힘은 결함인가?
불완전한 학문
양자 혁명가의 휴일
패러독스에서 신기술을 낳다

제2장 양자컴퓨터 혁명
혁명 전야와 양자 화폐
계산의 물리학
물리는 정보에서 탄생한다
양자컴퓨터와 AI의 원류
고전 비트와 양자비트
정체기를 타파하다
정확함과 속도 사이의 저울질
복잡함을 덜어 내다
생성형 AI에 없어서는 안 될 존재
엔비디아의 성장, 인텔의 좌절
유사 양자컴퓨터?
구글과 IBM의 논쟁
양자 모험의 시작
초고속 계산이 가능한 이유

제3장 시행착오의 연속
NISQ 컴퓨터의 미션
속도를 증명하기는 어렵다
구글의 양자 우월성 실험
IBM의 반론과 비트코인 폭락
인간의 뇌는 양자 우월성일까?
중국의 약진과 슈퍼컴퓨터의 역습
컴퓨터계의 아카데미상
진화는 상상을 초월한다
계산 자원 확보 경쟁
초전도 양자비트의 탄생
컴퓨터 분야의 게임 체인지 기회
수평 분업형 체제의 장점
양자컴퓨터 5대 방식이란
스타트업이 활약하는 이온 트랩 방식
급성장하는 냉각 중성 원자 방식
활기를 띠는 반도체 양자비트 방식
초고속 광 방식

제4장 실용화를 둘러싼 격전
북적이는 스타트업
AI의 발전과 도태의 물결
혁신은 중첩 상태
‘겨울 시대’의 예언은 크게 빗나갔다?
급등락하는 주가
엔비디아 CEO의 ‘어떤 발언’
양자 대붕괴를 막아라!
스스로 오류를 정정한다
슈뢰딩거의 고양이
‘으뜸헤엄이’와 닮은 양자비트
수명을 연장하다
오류내성형 양자컴퓨터
아날로그와 디지털
해결의 열쇠는 ‘마법’
SF가 현실로

제5장 세상이 바뀐다, 세상을 바꾼다
우리와 컴퓨터
새로운 발견에 대한 기대가 부풀다
블랙홀의 수수께끼
새로운 에너지를 만들어 내다
IT 기업이 분자를 만든다?
양자 시대의 제조업
기계 번역의 진화
AI를 쓸 줄 아는 사람, 쓰지 못하는 사람
전 세계가 주목하다
AI의 역사에서 배우는 양자 AI의 현주소
이해하면 응용할 수 있다
딥러닝의 ‘대성공’
양자 AI의 씨앗을 뿌리다
의학계에서 일어난 혁명
한계의 돌파구
가능성이 넓어진다

제6장 양자컴퓨터와 우리
게임은 왜 재미있을까?
튜링 머신의 탄생
놀면서 배운다
세계 최초의 도전
구글 검색의 원리
거의 100퍼센트 정답을 맞힌다
카이사르 암호와 에니그마 암호
신용카드 결제를 지켜라!
창이기도 하고 방패이기도 하다
누구도 깰 수 없는 암호 만드는 법
블록체인
양자 인터넷의 가능성
항공기 날개 설계에는 물리가 필수
건물을 점으로 분해하다
샤프와 토요타가 추진하는 ‘최적화’
한밤중의 시뮬레이션
금융 업계를 구할 수 있을까
정확한 현재 위치를 알자
사회는 효율화를 통해 발전한다
인류 진화의 열쇠를 쥔 존재
양자컴퓨터가 그리는 미래

맺는말
탐구 자료 소개_양자가 한층 더욱 친숙해지는 ‘양자 도서실’
양자 여담_더욱 깊이 양자컴퓨터를 알고 싶은 당신에게
참고 문헌

제1장 양자역학 100년사
양자역학을 이해하는 데 있어 '무작위'라는 개념은 중요하다. 무작위란 어떤 결과가 나올지 전혀 예측할 수 없는 상황이다. 다양한 요소가 복잡하게 영향을 미치기 때문에 예측하기 어렵다는 의미에서 주사위의 눈이나 내일의 날씨도 무작위라고 할 수 있다. 양자역학에서의 무작위는 원리적으로 누구도 예측할 수 없고 결과가 정해져 있지 않은 상황을 의미한다.
양자역학적인 사고방식은 우리가 일상적으로 눈으로 보는 세계와 다르지만 이렇게 생각하지 않으면 설명할 수 없는 실험이 있다. 바로 전자를 이용한 이중 슬릿 실험이다. 실험은 이렇다. 전자총(전자를 방출하는 장치)으로 스크린을 향해 전자를 하나씩 날려 보낸다. 그리고 전자가 스크린에 부딪히면 기록되도록 한다. 단, 전자총과 스크린 사이에는 벽을 세우고 가느다란 두 개의 슬릿을 뚫어 둔다. 그러면 스크린에는 어떤 무늬가 나타날까?

제2장 양자컴퓨터 혁명
이 연구를 시작으로 '정보는 물리다'라는 철학이 점차 확산되었다. 정보도 물리인 이상, 정보 처리의 궁극적인 한계를 알기 위해서는 여기에 적용되는 물리 법칙을 알아야 한다. 이런 흐름을 타고 1981년에 매사추세츠 공과대학교에서 개최된 것이 '계산의 물리학(physics of computation, 수치 해석을 다루는 기존의 계산물리학(computational physics)과 구별되며, 정보 처리 과정이 지닌 근본적인 물리적 한계와 원리를 탐구하는 학문-옮긴이)'이라는 회의다.
이 전설적인 회의에는 지금의 양자컴퓨터의 초석을 다진 인물들이 참여했다. 그중 소립자물리학으로 노벨 물리학상을 받은 리처드 파인만(Richard Feynman, 1918~1988)은 "자연계는 고전역학으로 움직이지 않는다. 따라서 자연계를 효율적으로 시뮬레이션하려면 컴퓨터도 고전역학이 아니라 양자역학의 원리로 만들어야 한다"라고 지적했다.