양자섹터 하락 기념 양자역학얘기

대학생때 양자역학 공부를 정말 재미있게 했었고, 대학원 랩도 양자컴퓨팅 실험 랩으로 갔었습니다.
암실에서 아톰캡쳐 한다고 레이저 만지느라 밤낮도 모르고 실험했었는데…

 

암튼 양자역학이라고 하면 관측하는 순간 상태가 결정된다던가 하는 성질때문에, 무슨 제3세계 학문 대하듯 하거나 철학이나 기타 유사과학을 합쳐서 이상한 해석을 하는 사람들이 많습니다.

 

단순하게 양자(quantum)라는 개념 = 불연속적이라는걸 생각하면 됩니다.

무게나 속도는 연속적인 값으로 1kg ->2kg 사이에 1.1, 1.84, … 무수히 많은 값들이 있죠. 그런데 이 개념이 바뀌는 순간이 있다. 원자 전자 단위로 더 작게 쪼갤수 없게 들어가면 다른 세상이 열립니다.

 

우리가 생각하는 물질들이 사실은 입자성과 파동성을 다 가지고 있습니다. 물질파라고도 하는 이 파동성은 우리가 사는 세계에서 너무 작아서 알 수 없다가 원자 전자 레벨에서부터는 무시할 수 없어지는 것이죠.

 

암튼 전자(+etc) 물질과 파동 두가지 성질을 같이 보이는데 여기서 파동의 성질이 우리가 이해하기 힘든 현상들을 만들어내는 것입니다.

 

동시에 존재한다? 이건 소리를 생각해보면 쉽습니다. 내가 방문을 닫고 소리를 지르면 그 소리는 방 안과 밖 동시에 존재합니다. 입자도 미시세계에서는 마찬가지인 거죠.

 

다만 파동으로 존재하기 위한 조건들이 존재하는데, 파동의 모양을 유지하기 위해서는 파장의 정수배를 만족해야하는 그런 조건들이 있고, 그래서 전자의 파동은 그 정수들에 따라 가질수 있는 모양들이 한정되어있습니다. (n=1,2,3,…)

 

그런 불연속적인 상태에 따라 입자들의 움직임과 상호작용 등 을 수학적인 수식으로 푸는게 양자역학입니다. (자세히는 wave function 을 schrodinger eq를 사용해서 푸는 뭐 그런거)

 

이런 불연속적인 상태를 가지는 입자는 상태1 or 상태2 가 아니라 상태1 50% 상태2 50% 등으로 표현될 수 있고, 이를 공학에 응용해보려는 시도가 양자컴퓨팅입니다.

 

이 양자역학은 결국 나노, 옹스트롬 스케일에서 유효한 경우가 많아서 일반 상식으로 이해하기 어려운건 맞으나 이를 유사과학취급하거나 미래가 불투명한 기술 등으로 생각하면 물리학과 입장에서 섭섭하죠. 점심시간에 밥먹고 글을 끄적거려봅니다. 오류있을수도있음.