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첨단기술정보

단일포톤을 사용하는 time-bin 큐빗

전문가 제언: 고전적 디지털 정보의 단위인 비트(bit=binary digit)는 0, 1로 표시되지만 양자역학적 양자비트는 큐빗(qubit=quantum bit)으로 표시한다. 큐빗은 ket 상태 혹은 베이시스 벡터(basis vetor)로 부르는 |0>, |1> 상태로 표시된다. 큐빗은 와 같이 ket 상태 |0>과 ket 상태 |1>의 중첩으로 표시된다. ket 상태 |0>과 ket 상태 |1>는 모두 물리적 대상을 말한다.

비트를 이루는 물리적 대상은 전기의 흐름과 끊김이 될 수도 있으며 빛이 비춰지거나 꺼지는 것이 될 수 있다. 그런데 큐빗에서는 전기나 빛이 켜지거나 끊기는 것의 중첩은 불가능하다. 왜냐하면 고전적 비트는 거시적으로 다룬 것이었지만, 양자역학적 대상은 미시적으로 다루면서 통계역학적 확률로 물리적 대상을 표시하기 때문이다. 1935년에 거론된 “슈뢰딩거 고양이” 이야기가 지금도 거론되고 있다. 고양이가 상자에 들어있을 때는 미시적인 대상이지만 일단 뚜껑을 열었을 때는 고양이는 죽었거나 살아 있어야 한다. 죽은 고양이와 산고양이 상태의 중첩은 거시 계에서는 존재할 수 없다. 그러므로 큐빗으로 양자계산을 하려면 양자역학적 중첩상태를 표시할 수 있는 물리적 대상이어야 한다.