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양자 어닐링(Quantum Annealing, QA)은 양자 역학적 현상을 활용하여 주어진 후보 해 집합 내에서 목적 함수의 전역 최솟값을 찾는 최적화 기법이다. 주로 국소 최솟값이 다수 존재하는 조합 최적화 문제를 해결하는 데 사용되며, 열적 요동을 이용하는 고전적인 시뮬레이티드 어닐링과 달리 양자 터널링을 통해 에너지 장벽을 극복한다. 시스템이 시간에 따라 변화하는 해밀토니언의 바닥 상…

내결함성 양자 계산(Fault-tolerant quantum computing)은 양자 컴퓨터가 연산 과정에서 발생하는 오류를 스스로 감지하고 수정하여 신뢰성 있는 결과를 도출하도록 설계된 기술이다. 양자 시스템은 외부 잡음과 결어긋남에 매우 민감하여 오류가 발생하기 쉬우나, 양자 오류 정정 코드를 활용해 특정 수준 이하의 오류를 제어함으로써 대규모 양자 알고리즘을 정확하게 실행하는 것을…

양자 컴퓨팅은 양자역학의 고유한 특성인 중첩(superposition)과 얽힘(entanglement)을 활용하여 기존 고전 컴퓨터의 능력을 뛰어넘는 복잡한 문제를 해결하는 컴퓨터 과학 및 공학 분야이다. 고전 컴퓨터가 0 또는 1의 비트(bit) 단위를 사용하는 것과 달리, 양자 컴퓨터는 큐비트(qubit)를 기본 단위로 사용하여 특정 계산을 비약적으로 빠르게 수행한다. 1980년대 리처…

양자 오류 정정(Quantum Error Correction, QEC)은 양자 계산 중 발생하는 결어긋남(Decoherence)이나 양자 잡음으로 인한 오류로부터 원래의 양자 정보를 복원하는 기술이다. 양자 정보의 기본 단위인 큐비트는 외부 환경에 매우 민감하여 오류가 발생하기 쉬우며, 이를 극복하는 것은 실용적인 내결함성(Fault-tolerant) 양자 컴퓨터를 구현하기 위한 필수적인…

양자 오류 수정(Quantum Error Correction, QEC)은 양자 시스템의 결맞음(decoherence) 및 양자 노이즈로 인해 발생하는 오류를 실시간으로 수정하여 양자 정보를 보호하는 기술 체계이다. 양자 상태는 외부 환경과의 상호작용에 매우 민감하며, 고전 컴퓨터와 달리 상태를 직접 관측하는 순간 정보가 변질되므로 단순한 복사 방식을 사용할 수 없다. 따라서 여러 개의 물리…

계산 복잡도 이론(Computational Complexity Theory)은 컴퓨터 과학의 계산 이론 분야 중 하나로, 계산 문제를 해결하는 알고리즘의 효율성을 자원 사용량에 따라 분류하고 연구하는 학문이다. 주요 연구 대상은 문제를 해결하는 데 소요되는 시간과 메모리 공간이며, 이를 통해 문제의 난이도를 정량적으로 평가하고 문제 간의 관계를 규명한다.

양자역학은 매우 작은 양자의 세계를 다루는 과학으로, 원자와 기본입자 규모에서 물질의 거동과 에너지와의 상호작용을 설명한다. 인간의 경험에 익숙한 거시적 규모를 다루는 고전물리학과 대조되며, 미시 세계에서 발생하는 불연속적인 물리 현상을 체계적으로 기술한다. 현대 물리학의 핵심 토대로서 양자 화학, 양자 정보 과학, 양자 기술 등 다양한 분야의 기초가 된다.

광양자설(Light quantum theory)은 빛이 파동의 성질뿐만 아니라 입자의 성질을 동시에 가진다는 양자역학적 가설이다. 1905년 알베르트 아인슈타인이 막스 플랑크의 흑체복사 이론을 확장하여 제창하였다. 이 이론에 따르면 빛은 연속적인 파동이 아니라, 진동수에 비례하는 에너지를 가진 불연속적인 에너지 덩어리인 광양자(광자)로 구성되어 있다.

양자 얽힘(quantum entanglement)은 양자역학에서 두 개 이상의 부분계 사이에 존재할 수 있는 비고전적인 상관관계를 의미한다. 얽힘 상태에 있는 입자들은 서로 멀리 떨어져 있더라도 한쪽의 상태를 측정하는 순간 다른 쪽의 상태가 즉시 결정되는 특성을 가진다. 이는 고전 역학의 국소성 원리와 배치되는 것처럼 보이며, 현대 양자 정보 과학의 핵심적인 물리 현상으로 다루어진다.

함수형 프로그래밍은 계산을 수학적 함수의 평가로 간주하고 상태와 가변 데이터를 피하는 프로그래밍 패러다임이다. 명령형 프로그래밍이 프로그램의 상태를 변경하는 문(Statement) 중심인 것과 달리, 함수형 프로그래밍은 식(Expression)과 선언을 강조하는 선언형 프로그래밍의 일종이다. 1930년대 람다 대수에 뿌리를 두고 있으며, 현대에는 병렬 처리의 안정성과 데이터 파이프라인 구축…

KV 캐시(Key-Value Cache)는 트랜스포머(Transformer) 아키텍처를 사용하는 대규모 언어 모델(LLM)의 추론 과정에서 연산 효율을 극대화하기 위해 도입된 기술이다. 텍스트 생성 시 각 단계에서 계산되는 어텐션(Attention) 메커니즘의 Key와 Value 행렬을 메모리에 저장해 두었다가, 다음 토큰 생성 시 이를 재계산하지 않고 즉시 활용한다. 이를 통해 중복 연산…

슈퍼컴퓨터는 당대의 일반적인 컴퓨터보다 월등히 빠른 계산 성능을 보유한 컴퓨터를 의미한다. 기술 발전에 따라 성능 기준이 계속 변하는 상대적인 개념이며, 주로 TOP500 목록에 등재된 상위 500대의 시스템을 지칭한다. 1960년대 시모어 크레이의 설계로 시작된 이래, 현재는 수만 개의 프로세서를 연결한 병렬 처리 구조를 통해 엑사플롭스(ExaFLOPS)급 연산 성능에 도달했다.