퀀텀의 세계 / 이순칠

프롤로그 | 서기 2037년

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1부 첫 번째 세미나 | 양자의 전성시대

1장 | 양자물리는 이해가 되지 않는다

ㆍ나의 과거 경험에서 알게 된 지식과의 연관성을 인지하게 되었을 때에야 비로소 우리는 이해했다는 느낌을 갖는다. 이해하게 되면 그 사실의 의미를 제대로 파아갛고 있다는 자신감을 가지게 되고, 이미 알고 있던 사실들을 사용해서 나의 표현으로 다른 사람에게 의미를 정확히 전달할 수 있다.

2장 | 양자물리의 탄생

ㆍ이 세상 삼라만상은 모두 입자인 동시에 파동이다.

ㆍ에너지 같은 물리량들이 연속적이지 않고 띄엄띄엄 불연속적인 값만 가질 수 있을 때 ‘양자화 되었다’라고 말하고, 한 값에서 다른 값으로 껑충 뛰면서 변화할 때 ‘퀀텀 점프’라고 표현하며, 이렇게 불연속적인 세상의 법칙을 ‘양자물리’라고 부른다.

ㆍ빛은 질량이 없다.

3장 | 입자의 파동성

ㆍ파동이란 물체의 떨림이 공간에 퍼져나가는 현상이다.

4장 | 중첩과 기본 가설

ㆍ양자컴퓨터가 고전 컴퓨터보다 혁신적으로 빠른 이유는 양자 세계의 중첩 성질 때문이다. 양자물리학에서 말하는 물질파의 중첩이란, 의자와 책상같이 여러 물체들의 중첩이 아니라 물체 한 개가 가질 수 있는 여러 ‘상태’의 중첩을 뜻한다.

ㆍ측정하면 상태가 변한다.

ㆍ양자물리의 기본체계
1. 삼라만상은 입자이면서 파동이다.
2. 물체는 중첩상태 혹은 고유상태에 있다.
3. 중첩된 상태를 측정하면 하나의 고유상태만 남고, 나머지는 모두 붕괴되어 사라진다. 즉, 측정 행위는 상태는 변화시킨다.
4. 어느 고유상태가 남는지는 무작위로 결정된다.
5. 한 고유상태가 측정될 확률은 물질파의 진폭의 제곱에 비례한다.

5장 | 불확정성 원리

ㆍ시간과 공간은 절대적이지 않고 관찰자의 운동에 대해 상대적이다.

ㆍ입자와 상태를 규정하는 가장 대표적인 두 가지 속성은 에너지와 운동량이며, 파동의 경우에는 파장과 주파수이다.

2부 두 번째 세미나 | 양자의 암흑시대

6장 | 얽힘

ㆍ양자전산이 고전전산보다 빠른 이유는 중첩에 의한 현상 가운데에서도 얽힘을 활용하기 때문이다.

7장 | EPR

 

8장 | 암흑기

 
 

3부 세 번째 세미나 | 양자의 르네상스

9장 | 양자정보기술의 탄생

10장 | 원격이동

11장 | 양자컴퓨터의 등장

12장 | 양자컴퓨터의 기본연산

ㆍ양자컴퓨팅을 하려면 우선 양지비트, 즉 큐빗이 있어야 한다.

ㆍ중첩상태에 가해진 물리적 조작의 결과는 각각의 고유상태에 물리적 조작이 가해진 결과들이 중첩된 것과 같다.

13장 | 양자연산의 물리적 구현

14장 | 양자컴퓨터 하드웨어

ㆍ양자컴퓨터를 만들려면,
1. 큐빗이 있어야 한다. 큐빗은 에너지나 운동량, 스핀 등 우리가 측정하는 물리량의 고유상태를 두 개 이상 가지고 있는 어떤 양자계나 가능하다.
2. 읽기, 쓰기가 가능해야 한다.
3. 큐빗 간에 상호작용이 있어야 한다. 상호작용이 있어야 얽힌 상태를 만들 수 있고, 얽힌 상태는 양자컴퓨터가 고전컴퓨터보다 우월한 이유 중에서 가장 중요하다.
4. 결맞음 시간이 길어야 한다. 결맞음 시간이란, 양자컴퓨터 관점에서 이야기하자면 1이나 0이 그대로 유지되는 시간이라고 말할 수 있다.

15장 | 양자컴퓨터 소프트웨어

4부 네 번째 세미나 | 암호

16장 | 암호 이야기

17장 | 그로버의 데이터검색 알고리즘

18장 | 쇼어의 소인수분해 알고리즘

19장 | 양자암호통신

5부 다섯 번째 세미나 | 양자컴퓨터의 현재와 미래

20장 | 양자기술의 현재

21장 | 양자기술의 미래