지금 우리 생활에는 이미 양자기술이 등장한 걸까요?

유명 물리학자 아인슈타인은 “양자역학이 성공할수록 더 터무니없어진다”고 한탄한 적이 있다.

지금까지 인간은 더 이상 100년 전과 같지 않다. . 처음 양자 분야에 입문했을 때와 비교하면 아인슈타인의 아이디어는 더 폭넓은 인기를 얻은 것 같습니다.

양자역학이 수학에서 계속해서 만점을 받을수록 우리의 본능적 직관이 너무 조잡하다는 사실이 더욱 드러납니다.

아직도 낯설고 낯설게 보이지만 양자역학은 지난 100년 동안 인류에게 수많은 혁명적인 발명품을 가져왔다는 사실을 사람들은 인정해야 한다.

1. 낯선 양자, 친숙한 트랜지스터

트랜지스터의 출현에 대해 우리가 가장 먼저 감사해야 할 것은 양자역학이다. 1930년 스탠포드 대학교 연구원 유진 와그너(Eugene Wagner)와 그의 학생 프리드리히 자이츠(Friedrich Seitz)가 반도체의 본질, 즉 반도체가 도체이자 절연체로 동시에 존재한다는 사실을 발견한 것은 양자역학의 기초 연구에서 획기적인 발전이었습니다.

트랜지스터에 전압을 가하면 게이트의 기능을 구현할 수 있고, 이 원리를 이용해 정보 인코딩을 구현해 1과 0의 언어를 구현할 수 있다. 이를 작동하도록 작성할 수 있습니다.

2. 양자역학을 시계에 적용

보통 사람들은 일반적으로 시계가 30분 너무 빠르거나 10초 너무 느린 것에 개의치 않습니다. 하지만 미국 해군기상대처럼 한 나라의 시간을 책임지는 사람이라면 30분 30초의 오차는 허용되지 않는다.

다행히도 이러한 중요한 조직 단위에서는 원자 시계를 사용하여 시간을 정확하게 유지할 수 있습니다. 이 원자시계는 이전에 존재했던 어떤 시계보다 더 정확합니다.

이렇게 극도로 정확한 원자시계의 경우 오류를 일으키는 가장 큰 적은 양자 잡음이다. 원자 진동을 측정하는 원자 시계의 능력을 감소시킬 수 있습니다. 이제 세슘 원자의 에너지 준위를 조절하고 양자역학을 적용하면 양자 잡음 수준을 억제할 수 있다.

3. 양자 암호학의 전쟁은 무적이다

암호학은 군사 및 상업 분야에서 널리 사용되며, 미세 물질의 이상한 특성에 의존하는 양자 암호학은 이제 이러한 관심 기관에서 점점 더 많이 사용됩니다.

양자 얽힘 효과를 이용한 단일 광자 편광 상태를 기반으로 한 새로운 정보 전달 방식이다. 누군가가 전송 네트워크에 침입할 때마다 광자 ​​빔이 혼란스러워지고 각 노드의 탐지기가 오류 수준의 증가를 지적하여 송신 측과 수신 측 모두에 무작위로 공격 경보를 발령한다는 점에서 안전합니다. 키를 선택합니다. 값의 하위 집합을 비교하여 모두 일치하는 경우에만 누구도 도청하지 않는 것으로 간주됩니다. 즉, 해커는 간섭의 흔적을 남기지 않고는 양자 시스템에 침입할 수 없습니다. 왜냐하면 단순히 해독을 시도하는 행위만으로도 양자 암호 시스템 자체의 상태가 변경되기 때문입니다.

4. 난수 생성기: 신의 '양자 주사위'

진정한 무작위성은 양자 수준에서만 존재합니다. 양자 세계에서는 모든 것이 전혀 예측할 수 없습니다.

막스 플랑크 대학 광학 물리학 연구소의 연구원들은 이러한 예측 불가능성을 활용하여 '양자 주사위'를 만들었습니다.

진공에 요동을 만들어 양자 잡음을 생성한 후 잡음에 의해 생성되는 난수 수준을 측정하면 정보 암호화, 일기예보 등에 사용할 수 있는 진정한 난수를 얻을 수 있습니다.

이런 종류의 주사위는 솔리드 스테이트 칩에 설치되어 다양한 사용 요구 사항을 충족할 수 있다는 점은 언급할 가치가 있습니다.

양자역학과 그 기술의 응용은 지난 몇 년간 인류에게 귀중한 성과를 가져왔지만, 앞으로는 인류에게 더욱 큰 공헌을 하게 될 것입니다.