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| 20 두 값을 동시에 구현할 수 있습니다. 이 독특한 특성은 얽힘 현상과 결합되어 타의 추종을 불허하는 병렬 처리 능력을 발휘하고 수많은 응용 분야로 확장할 수 있는 가능성을 열어줍니다. 예를 들어, 어마어마한 컴퓨팅 성능을 갖춘 양자 시스템은 반도체 제조 공장이 최첨단 공정(즉, 최저 나노미터 공정)에서 분자 역학, 나노전자공학, 나노소재를 시뮬레이션하고 최적화하는 고급 알고리즘을 실행하는 데 도움이 될 수 있습니다. 칩 설계자는 양자 시스템을 활용하여 최적의 PPA(전력, 성능, 면적)를 달성하는 동시에 ESD( 정전기 방전)를 제거하고 과도한 열을 효과적으로 발산할 수도 있습니다. 양자 기술의 발전과 함께, 나노기술은 큐비트와 관련 소자의 정밀한 제작과 제어를 위한 길을 열어줍니다. 양자점과 나노와이어부터 나노포토닉 회로까지, 양자 기술과 나노 기술의 시너지 효과는 가장 복잡한 수준에서 전례 없는 정밀도를 약속합니다. 과학자들은 이온 주입을 사용하여 전자와 인 원자 2개로 이루어진 실리콘 기반 3 큐비트 시스템으로 최대 99.95%의 1 큐비트 연산 충실도와 99.37%의 2 큐비트 충실도를 이미 달성했습니다. 양자와 에너지의 융합이 중요한 이유 아직 초창기 단계이지만 양자 기술의 영향은 물리학과 화학부터 경제와 통신까지 다양한 과학 영역에 걸쳐 이미 뚜렷이 나타나고 있습니다. 그러나 에너지 최적화에서 이것이 시사하는 바가 현저하며 효율성과 혁신의 새로운 시대를 예고합니다. 사실, NREL(National Renewable Energy Laboratory) 과 Atom Computing의 연구원들이 최근에 양자 컴퓨터가 전력망 인프라와 상호 작용하도록 지원하는 혁신적인 오픈 소스 인터페이스를 선보였습니다. NREL 엔지니어인 Sayonsom Chanda 에 따르면, 종래의 컴퓨터는 에너지 업계에서 향후 20년 동안 예상하는 기하급수적인 매개 변수 확장을 다룰 수 있도록 설계되지 않았다고 합니다. Chanda는 이렇게 언급합니다. "수백만 개의 입력과 출력에 대한 이야기를 하는 거예요. 그게 바로 고전적인 컴퓨터가 한계를 보이기 시작하고 양자 컴퓨터의 이익이 드러나기 시작하는 시점이죠." Chanda가 설명하는 것처럼, 모든 전기차, 가전 제품, 센서가 잠재적 변수가 됩니다. 이러한 변수의 상호 작용, 공진화, 최적화는 종래의 시스템에서 정확하게 모델링하기에는 너무 복잡하지만, 양자 시스템은 가장 복잡한 시나리오의 결과도 단 몇 밀리초 만에 빠르게 결정할 수 있습니다. 이러한 배경을 고려할 때, NREL과 같은 기관은 양자 컴퓨팅이 에너지 부문의 난제에 대한 만병통치약이 될 것으로 예상합니다. 수많은 엔드포인트에서 데이터를 재빨리 구문 분석하든, 오류 발생 후 시스템 복구를 촉진하든, 장치 간 통신을 강화하든, 이 모든 문제의 해답이 양자 영역에 있습니다. 양자 컴퓨팅이 중요한 역할을 할 가능성이 존재하는 다른 영역으로는 다음이 있습니다. • 시뮬레이션: 에너지 부문은 새로운 유형의 태양 전지, 풍력 발전기, 지열 장비를 개발하기 위해 복잡한 시뮬레이션에 의존합니다. 또한 시뮬레이션은 에너지 기업이 석유, 가스 및 광물 탐사를 위한 지질학 데이터를 분석하는 데도 중요한 역할을 합니다. 종래의 컴퓨터는 이러한 시뮬레이션을 실행하는 데 몇 주, 심지어는 몇 달이 걸릴 수도 있지만, 놀라운 병렬 처리 능력을 가진 양자 컴퓨터는 단 몇 초 만에 실행할 수 있습니다. • 스마트 그리드 관리: 재생 에너지원, 극단적 기후, 피크 사용량 과부하 사례가 증가하여 여러 지역에 걸쳐 전력망을 관리하는 일이 점점 더 어려워졌습니다. 양자 컴퓨터는 실시간으로 에너지 분배를 지능적으로 최적화하여 가장 필요한 곳과 시간에 전기가 안정적으로 전달되도록 보장할 수 있습니다. • 소재 발견: 효율적으로 에너지를 저장하거나 손실을 최소화하면서 전기를 전도하는 신소재를 식별하는 것은 지속 가능하고 더욱 친환경적인 미래를 위해 중요합니다. 양자 컴퓨터는 수많은 물질의 성질을 순간적으로 분석해 발견 과정의 속도를 높일 수 있습니다. • 촉매 반응 모델링: 과학자들은 온실 가스 배출을 완화하기 위해 CO2를 유용한 화학 제품으로 전환할 것을 제안했습니다 3 . 나노입자 촉매와 같은 크고 복잡한 구조와의 CO2 상호 작용을 모델링하는 것은 극히 시간이 많이 걸리는 과정이지만, 양자 시스템은 모델 반응 메커니즘을 몇 밀리초 만에 정밀하게 유추할 수 있습니다. • 센서: 고성능 센서는 파이프라인 무결성, 온실 가스 모니터링, 자원 발견, 그리드 모니터링과 같은 응용 분야를 위해 에너지 부문 전반에 걸쳐 광범위하게 사용됩니다. 양자 연산 기법에서 새롭게 떠오르는 한 가지 응용 분야는 감지 플랫폼의 최적화입니다.