퀀텀의 시대

여는 말

1부 문명의 첫 번째 퀀텀 점프 ― 과거
1장 현대 물리의 충격
고전 물리의 찬란한 성과 | 현대 물리의 등장 | 이론과 실험 | 문명의 퀀텀 점프
2장 패러다임의 전환
중첩과 측정 | 존재와 인식 | 미래결정론 | 얽힘과 국소성

2부 문명의 두 번째 퀀텀 점프 ― 미래
3장 양자기술의 대표 분야
양자기술의 태동 | 양자센서 | 양자통신 | 양자컴퓨터
4장 양자컴퓨터의 활용 분야
암호 해독 | 비트코인 | 분자 시뮬레이션 | 최적화 문제 | 미분방정식 | 양자인공지능 | 금융 | 양자컴퓨터가 가져올 미래

3부 양자기술의 현재
5장 양자기술의 투자 지형도
투자 현황 | 개발 현황
6장 양자컴퓨터 개발의 현주소
양자 이득 | 오류 정정 | NISQ 컴퓨터
7장 양자컴퓨터 경쟁
초전도 양자컴퓨터 | 이온덫 양자컴퓨터 | 중성원자 양자컴퓨터 | 광 양자컴퓨터 | 양자점 양자컴퓨터 | 점결함 양자컴퓨터 | 위상 양자컴퓨터 | 최후 승자의 요건
8장 우리의 대처
기업 | 국가 | 양자 윤리와 개인

맺는 말
부록
주
그림 및 사진 출처
찾아보기

양자물리는 완전히 새로운 물리 법칙이었다. 이 법칙으로 원자 세계를 들여다볼 수 있게 되면서 물리 연구에 신세계가 열렸다. 기존에 거시적인 관찰만으로 수립한 경험 법칙들을 기본 원리에서부터 이해할 수 있게 된 것이다. 할 일이 없다고 생각했다가 신세계가 열렸으니 그 당시 대부분의 물리학자는 비록 양자물리를 전공하지 않는다고 하더라도 양자물리에 큰 관심을 가졌을 것이고, 매일매일 새롭게 발견되는 사실들에 흥분하며 상황을 지켜보고 있었을 것이다.

벨 부등식의 증명은 양자기술의 탄생에 핵심 역할을 했다. 일단 비국소성이 확인되자 얽힘이 만들어내는 두 물체 간 순간적인 영향은 양자 상태의 순간이동, 슈퍼컴퓨터보다 빠른 양자컴퓨터, 도청이 근원적으로 불가능한 양자통신 등의 양자기술을 만들어낸다. 이 중에서 얽힘의 비국소성이 가장 직접적으로 와닿는 기술은 순간이동기술이다. 양자순간이동기술은 물체에 대한 정보를 순간 이동시킨다. 나를 이루는 수소, 탄소, 질소, 산소는 다른 별에도 있으므로 나를 구성하는 입자들의 정보를 먼 별에 보내고 그 정보에 따라 원소들을 조립하면 그 별에 나와 똑같은 물체를 만들 수 있다. 짐작할 수 있다시피 여기서 입자들의 정보를 순간적으로 보내는 과정에 얽힘이 사용된다.