◈ 이 책에서 다루는 내용 ◈

컴퓨터, 공학, 수학 및 물리학에서 흥미로운 신생 분야인 양자 전산학에 관해 소개한다. 양자 전산학 분야의 고학년 학부 및 저학년 대학원생을 대상으로 한다. 기술적으로 상세하게 설명하며 다이어그램과 문제로 전체적인 내용을 명확하게 보여준다. 독자는 벡터 공간과 내적과 같은 사전 지식이 있는 것으로 가정한다. 하지만 양자 역학과 전산 복잡성과 같은 주제에 대해서는 밀접하게 알지 않아도 이해할 수 있다.

◈ 이 책의 대상 독자 ◈

학부 수준의 과학 분야 지식, 벡터 공간과 내적을 포함한 선형대수에 관한 배경지식을 갖춘 것을 전제로 한다. 스펙트럼 분해나 텐서곱과 같은 주제에 대한 사전 친숙도는 필요하지 않으나 갖추고 있다면 도움이 될 수 있다.

◈ 옮긴이의 말 ◈

미시 세계에서는 기존의 상식을 깨는 양자 역학의 규칙이 미시 세계를 지배합니다. 양자 역학을 처음 접하면 거시 세계에서 잘 적용되는 고전역학의 상식과 충돌해서 혼란스러울 수 있지만 저자는 이를 학부 수준의 설명과 수식으로 자세히 소개했습니다.
양자 역학의 시각으로 보면 모든 입자가 파동성을 지니고 있고 중첩의 원리를 따릅니다. 따라서 기존 컴퓨터 메모리에 정보를 입력하면 0 또는 1로 비트 단위로 저장되지만 양자 컴퓨터에서는 0과 1이 동시에 존재할 수 있는 큐비트 단위로 저장됩니다. 하지만 관찰자가 이를 관측하는 순간 중첩된 상태였던 것이 0 또는 1로 정해집니다. 이처럼 미시 세계는 거시 세계의 물리 관념과 달라 이를 잠시 내려놓고 이 책을 읽어 보길 바랍니다.
나아가 양자 역학을 더 자세히 알고 싶다면 리처드 파인만(Richard P. Feynman)의 강의를 책으로 집필한 『파인만의 물리학 강의 3』를 추천합니다. 이 시리즈는 리처드 파인만이 캘리포니아공과대학교에서 한 강의를 바탕으로 쓰여진 책이며, 제3권은 양자 역학을 다루고 있습니다.
본 책에도 나오지만 리처드 파인만은 양자 컴퓨터라는 개념을 처음 제시한 물리학자입니다. 당시 양자계의 문제를 풀 때 컴퓨터의 용량에 비해 계산해야 할 양이 압도적으로 많아 실용적인 결과를 도출하는 데에는 어려움을 겪었습니다. 파인만은 양자계를 계산할 때 양자계만의 성질을 이용해 새로운 차원의 컴퓨터를 만들면 계산 속도를 획기적으로 높일 수 있고 양자계를 잘 시뮬레이션할 수 있다고 생각했습니다. 그 아이디어가 근래 IBM 최초의 회로 기반 상용 양자 컴퓨터 출시와 같이 발전했습니다.
책 도입부는 앨런 튜링의 고전 컴퓨터 이론부터 양자 컴퓨팅에 이르기까지의 배경 설명과 양자 물리학의 기본 이론을 다룹니다. 2장에서는 양자 개념에 필요한 선형 대수와 디랙 표기법을 다루고 3장에서 양자 계산 모델과 관련된 양자 역학의 틀을 자세히 설명합니다. 이 책의 나머지 부분에서는 양자 텔레포테이션, 양자 알고리듬 및 양자 오차 수정에 대해 자세히 다룹니다.
번역 당시 용어는 대한 물리학회 및 수학회 용어집에 최대한 맞췄으며 독자들의 직관적인 이해를 위해 영문 용어를 쉽게 유추할 수 있게끔 했습니다. 예를 들어, ‘quantum teleportation’ 같은 용어는 ‘양자 원거리 이동’을 쓰지 않고 ‘양자 텔레포테이션’으로 통일했습니다.