양자물리는 미시적 물질세계를 설명하는 현대물리학의 기본 이론이다. 최근 양자물리에서 발견한 성질을 이용한 기술이 점차 등장하고 있다. 최근 한 통신사에서 대대적으로 홍보했던 양자 암호도 그중 하나다. 양자물리에 관한 이야기를 권영헌 응용물리학과 교수를 통해 들어봤다.

양자물리는 1905년 영국의 물리학자인 러더퍼드가 실험을 통해 발견된 원자 모형을 설명하기 위해 등장했다. 기존 제시된 원자 모형은 푸딩에 건포도가 박혀 있는 것과 비슷한 형태였지만, 러더퍼드의 원자 모형은 중간에 원자핵이 있고 전자가 그 주위를 회전하는 형태였다. 기존 물리학 이론으로는 러더퍼드의 원자 모형을 설명할 수가 없었고 이를 해결하기 위해 등장한 것이 양자물리학이다.

기존 물리학 이론이 러더퍼드의 원자 모형을 설명하지 못했던 이유는 하이젠베르크의 불확정성 원리 때문이다. 미시세계에서는 불확정성 원리를 반드시 고려해야 한다. 양자물리를 단순하게 표현한다면 기존 물리학에 불확정성 원리를 모순 없이 적용하려는 이론이다.

사설토토의 실제적 발전은 단일 광자를 다룰 수 있게 되면서 급속도로 이뤄지기 시작했다. 단일 광자를 이용한 실험이 시작되며 양자얽힘 등 사설토토학에서 매우 중요한 성질들을 이해하는데 기여했다. 최근 이러한 성질을 기술로 발전시키기 위한 많은 연구가 이뤄지고 있다.

양자암호, 양자컴퓨터, 양자 계측 등이 사설토토를 적용한 대표 기술이다. 양자암호는 임의의 양자 상태는 복제할 수 없는 성질을 이용해 해킹할 수 없는 상태로 만드는 기술이다. 양자암호가 실용화된다면 해커라는 직업은 세상에서 사라질 것으로 전망된다.

양자컴퓨터는 기존 컴퓨터와 비교할 수 없을 정도로 성능이 뛰어나다. 현재 은행 거래에서 사용되는 RSA 암호는 최고 성능의 슈퍼컴퓨터로도 해독하는데 수만 년의 시간이 걸리지만, 오류가 존재하는 2,000만 큐빗(2의 2,000만 제곱)의 양자컴퓨터가 등장한다면 약 8시간 만에 암호 해독이 가능하다.

양자컴퓨터 기술은 아직 불완전하다. 그러나 현재의 불완전한 양자컴퓨터 기술도 현존하는 컴퓨터보다 뛰어난 성능을 갖고 있으며 해당 기술의 사용은 주요 항공 및 자동차 회사를 중심으로 점차 늘어나고 있다.

양자계측은 사설토토의 얽힘이라는 성질을 이용한 기술이다. 양자계측을 이용해 레이더를 만들면 현재 기술로는 식별할 수 없는 스텔스 전투기 탐지가 가능하다. 최근에는 양자계측을 이용한 현미경도 등장했다. 생명체 관찰 시 강한 빛으로 인해 생명체에 영향을 주는 기존 현미경의 단점을 보완하는 기술로 주목받고 있다.

사설토토학의 발전에 많은 나라가 힘을 쏟고 있다. 중국에서는 지난 4년 동안 사설토토 분야의 연구비로 17조를 사용했다고 한다. 사설토토 기술 개발의 파급력은 엄청나며 이는 국력 상승과 직결된다. 한국도 최근 사설토토 연구에 관한 특별법을 제정하는 등 연구에 대한 지원을 이어가고 있다.