전체 글41 전자 에너지는 왜 계단처럼 양자화될까?양자 퍼텐셜 우물로 이해하는 상자 속 입자 우리는 고전역학에서 에너지가 연속적으로 변한다고 배웁니다. 하지만 양자역학에서는 전자의 에너지가 계단처럼 특정 값에서만 허용되는 “양자화(quantization)”가 나타납니다.이 글에서는 다음 내용을 한 번에 정리합니다.왜 전자 에너지가 연속이 아니라 띄엄띄엄한 값만 허용되는지1차원 **무한 퍼텐셜 우물(상자 속 입자)**에서 에너지 준위가 어떻게 생기는지이 개념이 반도체 양자 우물, 양자점(QD), LED·QLED 디스플레이와 어떻게 연결되는지대상 독자는 대학생·고등학생 수준의 기초 양자역학·반도체 물리에 관심 있는 사람이며, 과제·발표·보고서 작성에도 바로 활용할 수 있는 수준으로 정리했습니다.1. 퍼텐셜 우물이란 무엇인가?에너지가 낮아 입자가 갇히는 공간먼저 “우물”이라는 말을 물리학적으로 다시 .. 2025. 12. 3. 양자터널링: 장벽을 넘어가는 확률의 물리학 며칠 전, 저장장치의 데이터 보존 문제를 조사하다가 문득 한 가지 사실을 떠올렸다.SSD나 USB 같은 플래시 메모리에 전자가 저장되는 과정은 “터널링”이라는 현상에 의존한다는 것.전자가 산화막이라는 얇은 장벽을 관통해 트랩층에 들어가고, 빠져나오는 과정이 곧 0과 1의 정의를 만든다.그런데 가만히 생각해보면 설명이 이상하다.“전자가 장벽을 넘어간다? 에너지가 부족한데?”고전역학이라면 절대 성립할 수 없는 이야기다.하지만 자연은 우리 상식과 다르게 작동한다.이 글에서는 바로 그 “상식 바깥의 세계”, 양자터널링을 차분하게 풀어본다.1. 고전역학의 직관: 에너지가 부족하면 벽은 넘을 수 없다고전역학에서는 물체의 운동이 명확하다.위치, 속도, 에너지—이 값들이 정확히 정해져 있으니결과도 예측 가능하다.높이가.. 2025. 12. 2. 왜 양자암호는 절대적으로 안전할까? BB84·E91·CV-QKD로 보는 세 가지 길 양자암호를 처음 공부했을 때 가장 혼란스러웠던 점은프로토콜 이름은 많은데,각각이 왜 다른 방식으로 보안을 증명하는지가 잘 보이지 않는다는 것이었다.BB84, E91, CV-QKD는 늘 함께 언급되지만설명은 대부분 수식이나 정의에 머물러 있었다.이 글은 세 프로토콜을수학적 정의가 아니라 ‘역할 느낌’ 중심으로정리해보고자 한 이해 기록이다. 1. 밤늦은 회의실에서 시작된 질문밤늦은 보안팀 회의실.서버 관리자 민수와 보안 엔지니어 지윤은새로 구축할 차세대 보안 시스템을 논의하고 있었다.민수: “양자컴퓨터가 나오면 기존 암호가 다 뚫린다던데… 우린 뭘 해야 하지?”지윤: “그래서 양자암호(QKD)가 필요해. 원리가 완전히 달라.”지윤은 화이트보드에 네 개의 선을 그었다.그 선은 빛의 편광 방향을 나타내고 있었다.. 2025. 12. 1. 양자오류보정(QEC)에서 양자인터넷·양자암호로 이어지는 흐름 — 양자정보 시대를 지탱하는 보이지 않는 인프라 양자컴퓨터의 발전 속도는 생각보다 빠르다.IBM은 수백 큐비트 규모의 칩을 연달아 발표하고 있으며,구글·Rigetti·IonQ와 같은 기업들도 하드웨어의 신뢰성을 높이기 위해 치열하게 경쟁하고 있다.그러나 지금의 양자컴퓨터는 어디까지나 ‘실험 장치’의 성격이 강하다.조금 더 현실적인 관점에서 보면,양자컴퓨터가 실제 산업·보안·과학 영역에서 안정적으로 사용되기 위해서는세 가지 기술이 반드시 필요하다.양자오류보정(QEC) — 양자정보를 지키는 기술양자인터넷(Quantum Internet) — 얽힘을 장거리로 전달하는 기술양자암호(QKD) — 전달된 정보를 절대적으로 안전하게 보호하는 기술이 세 가지 기술은 따로 존재하는 것처럼 보이지만실제로는 하나의 큰 흐름을 이루고 있다.이번 글에서는 이 세 기술이 어떻게.. 2025. 11. 30. 양자오류보정 QEC(Quantum Error Correction)의 핵심 개념 — 양자컴퓨터 시대를 여는 결정적 기술 양자컴퓨터를 둘러싼 기대는 매우 크다.고전 컴퓨터가 해결하기 어려운 문제들을 훨씬 짧은 시간 안에 풀어내고,분자 시뮬레이션·신약 개발·암호 해석·기후 모델링 등전통적 계산 방식의 한계를 넘어서는 기술로 여겨진다.하지만 양자컴퓨터가 세상에서 실질적으로 ‘사용 가능한 기계’가 되기까지는넘어야 할 장벽이 존재한다.그중에서도 가장 중요하고 근본적인 문제는 **“양자 오류(Quantum Error)”**다.양자 상태는 외부 환경의 아주 작은 교란에도 민감하기 때문에오류가 빠르게 누적되고,이 누적된 오류는 금방 계산 전체를 망가뜨린다.양자오류보정(QEC, Quantum Error Correction)은바로 이 취약한 양자 상태를 지켜내기 위해 고안된 기술이다.다른 어떤 기술보다도 양자컴퓨터의 실용화를 좌우하는 핵심.. 2025. 11. 28. 초전도 큐비트 vs 이온 큐비트-양자컴퓨터의 두 라이벌, 무엇이 다를까? 얼마 전 뉴스에서“IBM, 1000큐비트 초전도 양자 프로세서 공개”“IonQ, 이온트랩 기반 양자컴퓨터 업그레이드”이런 기사들을 연달아 본 적이 있어.둘 다 “양자컴퓨터”라고 부르는데,조금만 들여다보면 완전히 다른 방식의 큐비트를 쓰고 있다는 걸 알 수 있어.한쪽은 초전도 회로 안에서 전류와 전자기장을 이용해 큐비트를 만들고,다른 한쪽은 **공중에 떠 있는 이온(전하를 띤 원자)**을 레이저로 조작해 큐비트를 만들지.그렇다면 질문은 자연스럽게 이렇게 이어져:“초전도 큐비트와 이온 큐비트 중에서어떤 방식이 더 유리할까?둘의 장단점은 뭐가 다를까?”이 글에서는초전도 큐비트 vs 이온 큐비트를 구조적으로 비교해보려고 해.1. 초전도 큐비트란?– ‘전기회로로 만든 인공 원자’초전도 큐비트(superconduc.. 2025. 11. 27. 이전 1 2 3 4 5 6 7 다음
