계산은 찾는 것인가, 공명하는 것인가 : 양자 컴퓨팅과 질문의 미래

 

나는 개념과 관점을 중요하게 생각한다. 200ml 컵에 물이 100ml 있다고 가정해 보자. 물을 “반이나 있다”라고 볼 것인가, “반밖에 없다”라고 볼 것인가. 이 관점의 차이는 행동을 바꾼다.

• 물이 반이나 있다 → 그럼 물을 써보자 → 어디에 쓸까?
• 물이 반밖에 없다 → 지금은 쓰지 말자 → 어떻게 더 모을까?
  

전자는 소비 기술로, 후자는 생산 기술로 이어진다. 개념과 관점은 결국 행동의 방향을 결정한다. 그래서 나는 기술을 이해할 때도 먼저 관점을 정리하려 한다. 그렇다면 양자 컴퓨팅은 어떤 관점에서 이해할 수 있을까?

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1. 트랜지스터 기반 컴퓨팅: 우리가 익숙한 계산, 경로를 따라 찾는다

현대의 트랜지스터 기반 컴퓨팅은 기본적으로 확정 상태 위에서 작동한다.

• 입력 → 연산 → 출력
• 0과 1의 확정 상태
• 단계적, 선형적 탐색
  

아무리 병렬 처리를 하더라도, 그 본질은 여러 경로를 나누어 더 빠르게 탐색하는 구조에 가깝다. 비유하자면 이렇다.

300페이지의 책을 빠르게 넘기며 원하는 페이지를 찾는 방식.

이 방식은 매우 강력하다. 우리는 이미 이 구조 위에서 인터넷과 AI, 클라우드를 구축했다. 하지만 이건 기본적으로 “경로 기반 계산”이다.

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2. 양자 컴퓨팅: 상태 공간을 다루는 계산

양자 컴퓨팅은 조금 다른 구조를 가진다.

• 가능한 상태가 동시에 존재한다 (중첩)
• 연산은 개별 경로를 하나씩 계산하기보다 상태 공간 전체의 구조를 변형한다
• 간섭을 통해 특정 상태의 확률 진폭을 증폭시킨다
• 측정 시 하나의 결과가 확률적으로 드러난다
  

이 과정은 경로를 직접 따라가는 방식과는 다르다. 다시 책의 비유로 돌아가 보자.

300페이지를 한 장씩 분해해 공간에 펼쳐 놓는다고 상상해 보자. 그리고 특정 조건을 던진다. 그러면 그 조건에 맞는 페이지의 확률이 높아진다.

물론 이것은 물리적 설명이 아니라 이해를 돕기 위한 비유다. 하지만, 이 비유는 하나의 관점을 제안한다. 양자 계산은 단순히 “더 빠르게 찾는 것”이라기보다, 상태 공간 전체의 구조를 설계하고 그 결과를 읽어내는 방식에 가깝다.

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3. 입력이 아니라 ‘에코’라는 관점

기존 컴퓨팅에서 입력은 데이터다. 데이터를 넣으면, 시스템이 처리하고 결과를 출력한다. 하지만 양자적 사고로 보면 질문은 단순 데이터 전달이 아니다. 질문은 상태 공간에 조건을 부여하는 행위다. 그리고 시스템은 그 조건 아래에서 특정 구조의 확률을 증폭시키고, 우리는 그 결과를 측정을 통해 읽어낸다. 이 관점에서 계산은 이렇게 재해석할 수 있다. 계산은 입력을 처리하는 과정이라기보다, 상태 공간에 조건을 가하고 그 결과를 읽어내는 과정에 가깝다. 

나는 이 구조를 ‘에코(메아리)’에 비유해본다. 산에서 외친 소리가 특정 지형에 부딪혀 되돌아오듯, 우리가 던진 조건은 상태 공간의 구조와 상호작용하고 그 결과가 우리에게 되돌아온다. 물론 이것은 엄밀한 물리학적 용어는 아니다. 하지만 계산을 바라보는 하나의 관점으로는 충분히 의미가 있다.

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4. 질문의 구조는 그대로일까?

여기서 하나의 의문이 생긴다. 계산 구조가 이렇게 다르다면, 질문의 구조는 여전히 같을까?

우리가 익숙한 질문은 보통 이런 형태다.

• “정답은 무엇인가?”
• “이 문제의 결과는 무엇인가?”
  

하지만 상태 공간을 전제로 한다면 질문은 달라질 수 있다.

• 어떤 상태 공간을 가정하고 있는가?
• 어떤 조건을 부여하고 있는가?
• 어떤 깊이에서 묻고 있는가?
  

양자적 사고에서는 질문 자체가 연산의 일부가 된다. 질문을 얼마나 이해하고 있는가가 답을 얼마나 이해할 수 있는지를 결정한다는 말은 이 맥락에서 다시 생각해 볼 가치가 있다.

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5. 가장 본질적인 질문: 물리 관측

이 관점에서 보면, 입자가속기나 방사광가속기 같은 장비는 단순한 데이터 수집 장치가 아니다. 그것은 특정 조건 아래에서 현실의 상태 공간이 어떻게 드러나는지를 묻는 장치다. 측정은 단순한 확인이 아니라, 가능성 공간을 조건 아래에서 드러내는 행위에 가깝다. 이 점에서 물리 관측은 어쩌면 가장 양자적인 질문 방식 중 하나일지도 모른다.

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정리

• 현대 컴퓨팅은 경로 기반 탐색구조에 가깝다.
• 양자 컴퓨팅은 상태 공간 기반 구조에 가깝다.
• 계산은 처리(processing)라기보다 조건 부여(conditioning)로 재해석될 수 있다.
• 질문은 단순 데이터가 아니라 연산 구조의 일부가 된다.
  
  

양자 컴퓨팅을 이해한다는 것은 더 빠른 계산을 이해하는 것이 아니라, 어떻게 질문할 것인가를 다시 생각하는 일일지도 모른다. AI가 인간의 사유를 대체할 것처럼 보이는 이 시점에서, 어쩌면 우리는 계산보다 질문을 다시 생각해야 하는지도 모른다.

 

 

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Is Computation About Searching or Resonating? Quantum Computing and the Future of Questions

 

 

I value concepts and perspectives. Imagine a 200ml cup containing 100ml of water. Should we see it as “half full,” or as “half empty”? This difference in perspective changes behavior.

• Half full → Then let’s use the water → What can we use it for?
• Half empty → Better not use it now → How can we gather more?

The first leads to techniques of consumption; the second leads to techniques of production. Concepts and perspectives ultimately determine the direction of action. That is why, when I try to understand technology, I first try to clarify the perspective. So from what perspective should we understand quantum computing?

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1. Transistor-Based Computing: The Computation We Know, Searching Along a Path

Modern transistor-based computing fundamentally operates on definite states.

• Input → Process → Output
• Definite binary states (0 and 1)
• Step-by-step, linear exploration

No matter how much parallel processing is added, its essence remains close to splitting multiple paths and searching faster. An analogy may help:

Flipping quickly through a 300-page book to find the page you want.

This approach is immensely powerful. We have already built the internet, AI, and cloud computing on top of this structure. But at its core, this is “path-based computation.”

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2. Quantum Computing: Computation over State Space

Quantum computing has a different structure.

• Possible states coexist simultaneously (superposition)
• Computation transforms the structure of the entire state space rather than calculating each path one by one
• Interference amplifies the probability amplitudes of certain states
• Measurement probabilistically reveals a single outcome

This process differs from directly tracing a path. Let us return to the book analogy.

Imagine taking all 300 pages apart and laying them out in space. Then you impose a specific condition. The probability of certain pages increases.

Of course, this is not a literal physical explanation but an analogy to aid understanding. Still, this analogy suggests a perspective: Quantum computation is not simply about “finding faster.” It is closer to designing the structure of the entire state space and reading the result.

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3. Not Input, but “Echo”

In classical computing, input is data. You provide data, the system processes it, and produces output. But from a quantum perspective, a question is not merely data transmission. A question imposes conditions on a state space. Under those conditions, the system amplifies the probability of certain structures, and we read the result through measurement. From this angle, computation can be reinterpreted as follows: Computation is not merely processing input; it is closer to imposing conditions on a state space and reading the resulting outcome.

I describe this structure metaphorically as an “echo(메아리 meh-ah-ree).” Just as a voice shouted in the mountains reflects back depending on the terrain, the conditions we impose interact with the structure of the state space, and a result returns to us. This is not a strict term in physics. But as a way of thinking about computation, it carries meaningful insight.

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4. Does the Structure of Questions Remain the Same?

Here, a question arises. If the structure of computation is so different, does the structure of our questions remain the same?

We are accustomed to questions like:

• “What is the answer?”
• “What is the result of this problem?”

But if we assume a state-space perspective, our questions may shift.

• What state space are we assuming?
• What conditions are we imposing?
• At what depth are we asking?

In quantum-style thinking, the question itself becomes part of the computation. The idea that how well we understand a question determines how well we understand the answer deserves renewed consideration in this context.

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5. The Most Fundamental Question: Physical Observation

From this perspective, devices such as particle accelerators and synchrotron facilities are not merely data collection machines. They are instruments that ask how the state space of reality reveals itself under specific conditions. Measurement is not simply verification; it is closer to making a possibility space visible under given constraints. In that sense, physical observation may be among the most “quantum” forms of questioning.

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Summary

• Modern computing is largely path-based.
• Quantum computing is closer to a state-space-based structure.
• Computation may be reinterpreted not only as processing, but as conditioning.
• A question is not merely data; it becomes part of the computational structure itself.

To understand quantum computing may not mean understanding faster calculation. It may mean reconsidering how we ask questions. At a time when AI appears to be replacing human reasoning, perhaps what we need to rethink is not calculation itself—but questioning.

 

 

 

 

team with Haerye 

* 이미지는 관련 기사입니다(사진 1)