[의학칼럼] 현대과학과 양자역학

샘킴(Sam Kim)
샘킴 성형외과 원장

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편집부
기사입력 2024-01-24 [10:28]

양자역학은 물리학에서 가장 혁신적인 이론 중 하나입니다. 양자역학은 원자, 분자, 광자 등의 미시적인 입자들을 다루는 이론으로, 현대 과학과 기술의 발전에 큰 역할을 했습니다. 양자역학은 컴퓨터, 레이저, 디지털카메라, 형광등, LED, 텔레비전, 라디오, 이어폰/헤드폰, 마이크, 전등 스위치 등과 같은 많은 기술에서 사용됩니다. 예를 들어, 스마트폰의 액정도 양자역학 없이는 만들 수 없습니다.


하지만, 양자역학은 상식적으로 이해하기 어려운 개념들을 포함하고 있습니다. 양자역학을 이해하기는 쉬운 일이 아니며, 이론을 정립해 나가는데 많은 애를 먹었습니다. 이러한 이유로, 양자역학을 이해하는 것보다는 그 활용에 대해 감동하는 것이 더욱 중요합니다


양자역학을 이용한 기술 중 하나는 양자컴퓨팅입니다. 양자컴퓨팅은 전통적인 컴퓨팅보다 더욱 빠르고 효율적인 계산을 수행할 수 있습니다. 또한, 양자암호학은 양자역학을 이용하여 정보를 보호하는 방법입니다.


양자역학은 또한 물리학, 화학, 생물학, 천문학 등 다양한 분야에서 연구되고 있습니다. 예를 들어, 양자역학은 분자의 구조와 성질을 이해하는 데에도 사용됩니다.


양자암호학은 다양한 분야에서 사용됩니다. 예를 들어, 양자암호를 이용한 기술 중 하나는 양자컴퓨팅입니다. 양자컴퓨팅은 전통적인 컴퓨팅보다 더욱 빠르고 효율적인 계산을 수행할 수 있습니다. 또한, 양자암호학은 양자역학을 이용하여 정보를 보호하는 방법입니다.


양자암호학은 데이터 암호화와 데이터 전송에 양자역학을 적용해 제3자의 도청을 방지하는 기술입니다. 양자내성암호(PQC)는 소프트웨어 기반으로 통신보안, 데이터 보안, 전자상거래 등 응용서비스 보안 등에 적용할 수 있습니다.


양자암호학은 물리학, 화학, 생물학, 천문학 등 다양한 분야에서 연구되고 있습니다. 예를 들어, 양자암호학은 분자의 구조와 성질을 이해하는 데에도 양자역학은 수학적으로 복잡한 이론입니다. 양자역학을 이해하기 위해서는 선형대수학, 미적분학, 텐서 해석학 등의 수학적 지식이 필요합니다.


양자역학에서 중요한 개념 중 하나는 힐베르트 공간입니다. 힐베르트 공간은 무한 차원의 벡터 공간으로, 양자역학에서 상태 벡터를 표현하는 데 사용됩니다.


또 양자역학에서는 행렬과 연산자를 사용합니다. 행렬은 양자역학에서 상태 벡터를 변환하는 데 사용되며, 연산자는 양자역학에서 관측 가능량을 나타내는 데 사용됩니다.


20세기의 저명한 양자 물리학자인 머리 겔만( Murray GellMann)은 이렇게 말했습니다. “양자역학은 우리 가운데 누구도 제대로 이해하지 못하지만 사용할 줄 아는 무척 신비롭고 당혹스러운 학문이다


리처드 파인만도 마찬가지로 양자역학을 이해하는 사람은 아무도 없다라고 말했습니다. 양자이론은 매우 유용하지만 세계의 실재, 세계상에 대해 말해주는 바는 이해하기 어렵고 매우 혼란스러운 말입니다. 오늘날 양자이론이 물리학, 화학, 생물학, 천문학 등 현대과학의 기초이고 컴퓨터, 레이저, 원자력과 같은 현대 기술의 유용한 토대임을 생각한다면, 이는 미스터리가 아닐 수 없습니다.


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