양자 시뮬레이션 (Quantum Simulation) 편집하기 (부분)

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= 시뮬레이션 (Simulation) =

양자 시뮬레이션에 대해서 설명하기 이전에(고전적인) 시뮬레이션에 대해 먼저 살펴보자. 시뮬레이션(혹은 모의실험)의 사전적 의미<ref>국립국어원 표준국어대사전</ref>는 어떤 복잡한 문제나 현상 따위를 해석하고 해결하기 위하여 실제에 가급적 가까운 모형을 만들어 모의 실험하여 그 특성을 파악하는 일이다. 물리학에서는 여러 입자들로 구성되어있는 실제 계(real system)에 대해서 어떠한 물리적인 현상이나 특성이 나타나는지 연구하기 위하여, 실제 계에 대응하는 수리적인 모형(model)을 만들어 컴퓨터로 계산하거나 물리적으로 기기를 설계하여 실험하는 방식으로 시뮬레이션을 수행한다. 시뮬레이션의 예로써, 기상슈퍼컴퓨터를 이용한 수치예보모형의 모의실험, 우주로 나가기 전에 지구에서 여러가지 장비들을 이용한 무중력 훈련 등이 있다. 상황에 따라 (예를 들어 기상 예측처럼), 모의실험 수행 후 얻은 결과와 정보가 실제 계와 얼마나 일치하는지 비교과 필요하다. 이는 시뮬레이터의 신뢰성, 실제 계에 대한 이상적인 모형의 정확한 설계와 연관이 깊다. 여기서 시뮬레이터란, 간단하게 말하면 시뮬레이션을 하기 위해 고안된 기기나 장치를 말한다. 그리고 이는 의도적인 목적이나 맥락에 따라 설계된다. 앞서 언급한 예시에서 살펴보면, 기상 예측을 위한 슈퍼컴퓨터와 무중력 체험을 위해 특수 제작된 비행기가 바로 시뮬레이터이다. 사실 컴퓨터는 범용적인(universal) 시뮬레이터이다. 즉, 시뮬레이터처럼 단순히 특수 목적을 위해 지어진 것이 아니라, 프로그래밍을 통하여 목적에 부합하는 여러가지 모형에 대해여 계산할 수 있다. 우리가 일상생활에서 사용하고 있는 계산기와 컴퓨터를 비교해보면, 계산기는 간단한 계산(특히 사칙연산)을 위해 만들어진 기계이다. 이러한 단순 계산은 컴퓨터를 이용해서도 진행할 수 있다. 하지만 계산기는 컴퓨터가 아니다. 간단한 계산이라는 의도된 목적성을 지니고 있기 때문에 시뮬레이터라고 볼 수 있다. 반면 컴퓨터의 경우 단순한 계산뿐만 아니라 더 복잡하고 다양한 계산을 할 수 있다.

[[File:기술백서 전체수정_24_resize.jpg|none|thumb|600px|그림 1. 고전 시뮬레이터(classical simulator)의 예시. 왼쪽 그림은 국가 기상슈퍼컴퓨터센터에 있는 기상 슈퍼컴퓨터 4호기. 오른쪽 그림은 한국공항공사의 항공훈련센터에 설치된 모의비행장치.
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