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[이지 사이언스] 양자가 뭐길래
26일 DDP서 퀀텀 코리아 2023 개막…노벨상 수상자 존 클라우저 등 강연 나확진 기자=올해 초 개봉한 영화 '앤트맨과 와스프: 퀀텀매니아'는 주인공 앤트맨과 가족들이 '양자 영역'에 들어가서 벌이는 모험을 그렸다.물질을 구성하는 최소 단위인 원자는 익히 들어봤다. 그런데 양자는 도대체 뭘까?원자가 수소, 헬륨, 리튬 등 우리가 원소라 부르는 것의 특성을 잃지 않는 범위에서 도달할 수 있는 물질의 최소입자를 의미하는 반면, 양자는 꼭 특정한 입자를 말하는 것은 아니다.
한상욱 한국과학기술연구원 양자정보연구단장은"양자는 원자 이하 수준의 미시세계에서 나타나는 특별한 현상을 가진 것"이라고 말했다. 에너지, 입자 등 일도양단적으로 이해하기보다는"원자 수준 이하의 미시세계에서 양자 얽힘, 양자 중첩 등 종전의 이론으로 이해하기 어려운 현상들이 벌어지는 것이 양자"라는 설명이다.중요한 것은 이 양자 세계에서는 전통적인 힘과 운동의 원리가 그대로 작용하지 않는다는 점이다. 일반적인 물리적 공간이라면 만유인력의 법칙, 관성의 법칙, 가속도의 법칙 등이 작용하겠지만, 양자의 세계에서는 이런 고전역학이 꼭 들어맞지는 않는다. 7일 스웨덴의 수도 스톡홀름에 있는 스웨덴 한림원에서 2022 노벨 물리학상 공동 수상자들이 기자회견에 나서고 있다. 왼쪽부터 알랭 아스페, 존 F. 클라우저, 안톤 차일링거. 2022.12.07 [email protected].
대표적인 현상 중 하나가 양자얽힘이다. 두 개의 입자가 '하나가 A일 때 다른 하나는 B'라는 식으로 상태가 서로 얽혀 있다가 두 입자가 떨어졌을 때 한쪽 상태를 측정하면 다른 쪽의 상태가 그 순간 결정 난다는 것이다.이를 활용하면, 한쪽의 입자 정보를 확인하면 동시에 다른 입자에 정보가 전송되는 '양자 통신'과 같은 현상이 가능해진다. 이런 정보 전달은 아인슈타인의 상대성이론에서 설명하는 '정보는 빛보다 빠르게 전달될 수 없다'와 모순이 생긴다. 이 문제를 해결하기 위해 종래 물리학자들은 정보를 빠르게 전달하는 '숨은 변수'라는 개념을 추가해 설명하려 했다.양자는 영화나 복잡한 이론 속에서만 찾아볼 수 있는 것은 아니다. 실생활과 제품에 양자 원리가 활용되기 시작했고, 선진국들은 양자 기술에서 우위를 선점하고자 첨예한 경쟁을 벌이고 있다.SK텔레콤 홍보모델이 양자보안 폰 '갤럭시 퀀텀4'를 소개하는 모습.[연합뉴스 자료사진]전기가 들어오면 1, 안 들어오면 0이라는 이진법의 수를 조합해 계산하는 전통적인 컴퓨터와 달리 '0이면서 동시에 1'이라는 양자 중첩의 속성을 활용해 복잡한 계산을 더 효율적으로 할 수 있다는 양자컴퓨터 개발도 세계가 각축을 벌이고 있다.
올해 퀀텀코리아 2023에서는 노벨상 수상자 존 클라우저를 비롯한 석학들의 강연과 IBM, 아이온큐 등 기업들의 전시를 통해 양자과학기술의 최신 흐름을 조망할 수 있다. 인기 과학 유튜버 궤도와 웹툰 작가 김풍이 함께하는 토크콘서트 등 양자과학기술을 쉽고 재미있게 이해할 수 있는 자리도 마련된다.
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