양자역학 › 셋째 걸음
셋째 걸음 · 고1~고2
양자가 세상을 바꾼 자리
양자역학은 «작고 이상한 세계의 철학»으로 남지 않았습니다. 지금 이 글을 보고 있는 화면, 그 안의 반도체, 병원의 MRI, 그리고 앞으로 올 양자컴퓨터까지 — 모두 첫걸음·둘째 걸음에서 배운 것 위에 서 있습니다. 셋째 걸음은 그 자리를 하나씩 찾아가고, 마지막에는 아직 끝나지 않은 논쟁으로 돌아옵니다.
1장
반도체는 왜 반쪽만 통하나
에너지 띠와 띠틈
원자가 모이면 준위가 «띠»가 된다 — 띠 사이의 틈 크기가 도체·부도체·반도체를 가른다.
2장
트랜지스터 — 세상을 바꾼 스위치
p-n 접합과 증폭
작은 신호로 큰 전류를 여닫는 장치 — 이 하나가 컴퓨터를 만들었다.
3장
레이저 — 빛을 줄 세우다
유도방출
빛 알갱이가 «자기와 똑같은» 빛 알갱이를 만들어 내게 하는 기술.
4장
MRI — 스핀으로 몸속을 보다
핵자기공명
몸속 수소 원자핵의 스핀을 흔들어, 되돌아오는 신호로 그림을 그린다.
5장
양자컴퓨터 — 큐비트는 무엇이 다른가
중첩과 얽힘을 계산에 쓰다
«동시에 여러 경우를 담는» 것이 아니라, 정답의 확률만 남기고 나머지를 지워 없애는 기술.
6장
양자암호 — 엿들으면 들킨다
BB84와 측정의 흔적
«측정하면 상태가 바뀐다»는 성질을 약점이 아니라 보안 장치로 뒤집어 쓴다.
7장
벨 부등식 — 논쟁을 실험으로
EPR에서 2022년 노벨상까지
«철학 논쟁»으로 보이던 물음을 측정 가능한 부등식으로 바꾼 것이 벨의 업적이다.
8장
아직 끝나지 않았다
해석 논쟁
계산은 완벽히 맞는데, 그 계산이 «무엇을 말하는가»에는 아직 합의가 없다.