'양자 역학과 컴퓨터' 강좌…한미가정상담소 23일 개최

한미가정상담소(이사장 수잔 최)가 오는 23일(금) 오전 10시 스탠턴의 한미가정상담소 사무실(12362 Beach Blvd, #1)에서 ‘양자 역학과 양자 컴퓨터’ 강좌를 개최한다.   웨스트 커버넌트 대학교 학장을 지낸 이청(사진) 박사가 강사를 맡는다. 이 박사는 이론적으로 매우 어렵고 복잡한 양자 역학의 배경과 본질을 알기 쉽게 설명하고, IT 분야에 혁신을 가져올 것으로 기대되는 양자 컴퓨터를 포함한 양자 응용 분야 발전 현황과 미래 전망을 소개할 예정이다.   이 박사는 서울대학교에서 농학 학사, 석사 학위를 취득하고 1967년 미국에 와 미시간 주립대에서 이학, 농학 박사 학위를 받았다. 캘폴리 대학교 전산학과 교수로 재직하며 미 항공우주국(NASA) 제트추진연구소, 보잉사 연구원을 겸임했으며, 몽골 국제대학 대학원장을 역임했다.   ▶문의:(714)873-5688컴퓨터 양자 양자 컴퓨터 양자 역학과 컴퓨터 강좌

2025.05.07. 20:00

[박종진의 과학 이야기] 양자 중첩

얼마 전까지는 전자가 과학의 화두여서 전자계산기, 전자현미경, 전자오븐, 전자공학과 등등 세상은 전자로 도배되는 것 같더니 이제는 양자역학 이야기가 넘친다. 이미 양자컴퓨터가 소개되었고 곧 일반화될 것 같다.   뉴턴에서 시작하여 아인슈타인까지 내려오는 고전역학은 모든 것이 예측 가능했다. 쉬운 예를 들자면, 시간당 10km를 가는 자전거를 이용하면 세 시간 후에 그 자전거는 출발지에서 30km 떨어진 곳을 지나게 된다. 그렇게 해서 대포알의 궤적을 계산할 수 있었고 결국 인류는 달을 디딜 수 있었다. 우주 정복은 시간문제처럼 생각되었다.   그런데 원자 규모의 미시세계에서는 고전역학이 들어맞지 않았다. 전자는 아무리 작다고 해도 질량을 가진 물질인데 고전역학적 계산으로 도저히 감을 잡을 수 없었다. 이때 등장한 것이 바로 양자역학이다. 결론적으로 말해서 거시세계의 움직임과 미시세계의 움직임에는 두 가지 다른 법칙을 적용해야 한다는 것이다. 같은 자연계 현상을 설명하는 데 두 가지 공식이 필요한 전례가 없어서 과학계는 당황했다.   양자역학적 현상에 양자 중첩이란 것이 있는데 이는 직관적인 지식을 가진 우리를 헷갈리게 한다. 예를 들어, 상자 속에 고양이를 넣고 그 고양이가 살아 있을지 죽었을지를 묻는다면 답은 딱 두 가지다. 살아 있는 고양이가 나오거나 이미 죽은 고양이가 발견되는 것이다. 그런데 양자역학적 답은 다르다. 상자 속 고양이는 삶과 죽음 두 가지 상태로 겹쳐 있다가 상자의 뚜껑을 여는 순간 고양이는 살아 있거나 죽은 고양이로 결정된다는 것이다. 원자핵 주위를 공전하는 전자의 위치는 태양 주위를 도는 행성의 궤도처럼 정해져 있는 것이 아니라 확률적으로 분포한다고 한다. 그래서 전자가 존재할 확률이 약 90% 정도 되는 곳을 전자가 있는 곳이라고 한다. 물은 100도에서 끓고 0도에서 언다고 배운 우리에게 과학이 확률 놀음이라니 말이 안 된다. 아인슈타인이 화를 내며, '신은 주사위 놀이를 하지 않는다!'라고 역정을 냈다는 일화는 유명하다.   아인슈타인이 밤하늘에 떠있는 달을 가리키며 저 달은 항상 저곳에 있는지 물었더니 양자역학을 주장하는 과학자의 말로는 관찰해보기 전에는 알 수 없다고 하자 아인슈타인이 먹던 컵라면을 집어 던졌다는 이야기도 있다.   상자 속 고양이는 이미 죽었든지 아니면 살아 있는 것이 과학적인 이야기인데 삶과 죽음이 중첩되어 있다가 뚜껑이 열리는 순간 생과 사가 갈린다는 말은 암만 생각해도 과학적인 표현은 아니다. 하늘에 달이 있으면 있는 것이고 없으면 없는 것이지, 있고 없고가 중첩되어 있다가 우리가 하늘을 쳐다보는 순간 비로소 결정된다는 것은 당연히 말장난같이 들린다. 아인슈타인이 화를 낼만도 하다.   빛은 입자이면서 파동이다. 입자와 파동이 중첩되어 있다가 관찰을 당하는 순간 입자의 성질을 보이기도 하고 파동의 특성이 나타나기도 한다. 이러한 양자 중첩 현상을 이용하면 엄청나게 빠른 컴퓨터를 만들 수 있는데 바로 양자 컴퓨터다. 우리가 천재라고 칭송하는 아인슈타인이 이해를 못 했을 정도니 일반인으로서 양자역학을 제대로 이해한다는 것은 불가능하다. (작가)   박종진박종진의 과학 이야기 양자 중첩 양자역학 이야기 양자역학적 현상 양자 중첩

2024.08.30. 13:33

[박종진의 과학 이야기] 양자얽힘

이번 노벨물리학상은 양자얽힘 현상을 연구한 과학자 세 사람에게 돌아갔다. 그런데 양자얽힘이란 도대체 무엇인가? 이야기를 쉽게 하도록 예를 들어 본다.     일란성 쌍둥이가 있었는데 형은 서울에 살고 동생은 부산에 산다고 가정하자. 서울 사는 형이 감기에 걸려서 기침했다. 그와 동시에 부산에 사는 동생도 열이 나며 콧물을 흘렸다. 영화나 소설 속에 나오는 이야기 같다.     그런데 양자역학의 세계에서도 똑같은 일이 벌어진다. 양자란 원자보다 훨씬 작은 소립자를 말하는데 우리에게 익숙한 양자로는 원자핵 주위를 도는 전자가 있다. 출신이 같은 전자는 서울에 있는 전자의 성질이 바뀌면 부산에 있는 전자의 성질도 따라서 바뀐다. 지구에 있는 전자의 성질에 변화가 생기면 달에 있는 전자의 성질도 변한다. 북극성에 있는 전자의 정보가 바뀌면 직녀성에 있는 전자의 정보도 동시에 바뀐다.     도대체 말이 되지 않는다. 아인슈타인은 우주에 빛보다 빠른 것은 없다고 했다. 21세기의 첨단 물리학은 빛은 어디에서나 같은 속력이고 가장 빠르다는 것을 토대로 한다. 그런데 양자역학에서 정보의 전달은 빛보다 훨씬 빠르다. 아니, 아예 동시에 변한다. 달도 차면 기운다더니 어느새 한물가버린 아인슈타인은 이것을 이해하지 못해서 그냥 '유령 현상'이라고 했다.   현재 우리 물리학은 블랙홀의 특이점을 설명하지 못하고, 양자얽힘 현상이나 양자 도약도 제대로 이해하지 못한다. 언젠가는 밝혀지겠지만 아직도 우리는 뉴턴에서 아인슈타인으로 이어지는 고전물리학과 양자역학 사이를 왔다 갔다 하고 있다.     우리는 한때 세균의 존재를 알지 못해서 병이 세균에 의해서 발생하고 전염된다는 사실을 몰랐다. 지금 인류는 바이러스와 힘겨운 싸움을 하는 중인데도 아직 바이러스와 세균을 혼동하고 있다. 하지만 과학의 발달로 이제는 세균을 정복하고, 나아가서는 바이러스를 퇴치하는 중이다. 그런 식으로 양자역학도 단계적으로 밝혀지고 있다,   지금까지는 정보를 전달하려면 전파를 이용했다. 전파는 빛과 같은 속도다. 전화, 라디오, TV 같은 기기로 지구는 물론이거니와 가까운 우주 어는 곳이든 큰 불편 없이 가능했다.     그런데 지구에서 현재 화성에서 일하고 있는 탐사 로버에 어떤 명령을 하면 15분 걸린다. 지구를 출발한 빛이 15분 후에 화성에 도착하기 때문이다. 반세기 전에 지구를 떠난 보이저 1호는 지금에야 명왕성을 지나 성간에 진입하려고 한다. 아직도 태양계를 벗어나지 못한 보이저호에 어떤 지시를 하려면 약 21시간을 기다려야 한다. 만약 보이저호에 승무원이 탔다면 그와 간단한 카톡 인사를 주고받는데 가는 데 하루, 오는 데 하루가 걸린다는 말이다.   퀴리 부인이 처음으로 라듐이란 방사성 물질을 발견했을 때 세상은 라듐이야말로 전가의 보도라고 생각했다. 그래서 화장품에도 넣고, 비누에도 넣고, 치약에도 넣었다. 그러나 소량이라도 방사성 물질에 노출되면 유전자에 변화가 생긴다. 쉽게 말해서 원자폭탄의 피해를 보는 것과 같다.     그 당시는 방사성 물질이 우리 인간에게 어떤 피해를 주는지 몰라서 그랬다. 마찬가지로 지금 우리는 양자역학에 대해서 잘 모르고 있다. 원자보다 작은 입자의 세계에서는 아직 우리가 모르는 것이 많다. 양자얽힘도 바로 그런 현상 중의 하나다. (작가)           박종진박종진의 과학 이야기 양자 고전물리학과 양자역학 양자역학도 단계적 양자 도약

2023.01.20. 14:38