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아토초 수준의 찰나의 빛을 만들어내는 방법을 고안한 세 명의 물리학자가 올해 노벨 물리학상을 수상했습니다. 이들의 연구는 전자의 세계를 탐사할 새로운 도구로 인정되었습니다.

양자기술은 양자역학에서 파생된 기술로, 미래 국가 기술 패권을 놓고 경쟁이 벌어지고 있는 분야입니다. 최근 미국은 자국 기업이나 펀드가 중국의 양자컴퓨터 기업에 투자하는 것을 금지하는 행정 명령을 발표했습니다. 매켄지라는 글로벌 컨설팅업체에 따르면, 미국은 지난 20년간 양자기술에 약 2조7000억원을 투자한 것으로 알려져 있습니다.

양자라는 이름은 빛의 에너지양에서 유래되었습니다. 양자는 중첩과 얽힘이라는 독특한 특성을 가지고 있는데, 이것이 양자기술의 핵심입니다.

중첩은 두 가지 상태가 동시에 존재하는 것을 의미합니다. 양자는 파동이자 입자일 수 있으며, 0이자 1이며, 파란색이자 노란색인 상태를 동시에 가질 수 있습니다. 슈뢰딩거의 고양이 실험은 이 중첩을 설명하는 좋은 예입니다.

얽힘은 거리에 상관없이 두 개의 양자가 연결되는 현상입니다. 0과 1이 중첩된 두 개의 양자가 있다고 가정할 때, 하나의 값이 1이 되면 다른 하나의 값도 자동으로 결정됩니다. 얽힘을 활용하면 수십광년 떨어진 우주에서조차도 양자의 상태를 바로 알 수 있는데, 이는 빛의 속도보다 빠르게 정보가 전달되는 것처럼 보입니다.

중첩과 얽힘을 이용하여 양자컴퓨터를 만들 수 있습니다. 양자컴퓨터는 중첩상태를 활용한 큐빗(Qubit)을 사용합니다. 기존 컴퓨터에서의 비트(Bit) 역할을 하는데, 큐빗은 0과 1이 동시에 구현될 수 있는 특징을 가지고 있습니다. 큐빗의 수를 늘릴수록 양자컴퓨터의 연산 능력도 향상됩니다. 하지만 아직은 양자컴퓨터의 연산 속도와 안정성을 완전히 개선하는 것이 남아있는 과제입니다.

양자기술의 발전은 다양한 분야에서 혁신적인 변화를 가져올 수 있습니다. 예를 들어 양자통신은 보안성이 뛰어난 통신 시스템을 구축할 수 있게 해줄 것입니다. 또한 양자컴퓨터를 통해 복잡한 문제를 더욱 효율적으로 해결할 수 있게 될 것입니다. 이러한 양자기술의 발전은 국가 간 경쟁에서도 중요한 역할을 할 것으로 예상됩니다.

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