퀀텀의 세계

퀀텀의 세계 - 세상을 뒤바꿀 기술, 양자컴퓨터의 모든 것
이순칠 지음 / 해나무 / 2021년 12월

최근 EBS에서 방영중인 ‘위대한 수업’ 시리즈 중 하버드 대학에서 물리학을 가르치는 리사 랜들 교수의 강의를 들을 기회가 있었는데, 내게는 굉장히 인상적인 내용이었다. 우리의 사소한 삶과 우리를 둘러싼 사회와 국가에서 시작해 인류 역사는 물론이고 지구 전체, 나아가 태양계 전체를 아우르는 하나의 근본적인 물리 법칙이 존재하고 있음을 깨닫는 시간이었기 때문이다. 물론 이것은 우리의 감정이나 철학과 직접적인 관계는 없다. 다만 삶과 죽음의 근원적인 해답은 인간이 생각하는 것처럼 그리 심오한 건 아니라는 생각을 할 수 있었다.

거시 세계의 법칙이 궁극적으로 우리의 삶까지 지배하고 있음을 보여준 것이 리사 랜들 교수의 강의였다면, 오늘 소개할 이순칠 교수가 쓴 『퀀텀의 세계』는 또 다른 차원에서 우리의 삶을 지배하는 보이지 않는 강력한 힘에 대해 생각할 수 있는 기회를 제공한다. 퀀텀, 즉 양자의 세계는 우리 눈에 보이지 않는 원자보다 더 작은 미시세계에서 나타나는 물리적 현상이다. 이 현상이 인류에게 더 특별하고 특이한 것은, 인간의 직관과 관습으로는 도저히 이해할 수 없는 자연 현상이기 때문이다.

예를 들어 인간이 아날로그에서 디지털 시대를 살게 되었을 때, 0과 1의 이진수 체계는 인간의 감각에서 그렇게 벗어나는 원리가 아니었으므로 어느 정도의 적응 기간만으로도 충분히 받아들일 수 있는 여지가 충분했다. 하지만 양자 세계에서 일어나는 현상의 근본은 이것, 그리고 저것과 같이 분명하게 구분되는 것을 초월하여 이것이거나 저것의 상태가 동시에 존재할 수 있다는, 인간의 이해의 범위를 벗어나는 물리적 상태가 가능할 수 있음을 보여줌으로써 충격을 주었다.

양자 현상의 가장 큰 특징은 관찰 대상이 관찰 주체의 영향을 받는다는 사실인데, 예를 들어 관찰자가 관찰을 시도하면 관찰 대상인 양자가 그것을 알아채고 뭔가를 숨기듯 고유의 속성이 사라져버린다는 것이다. 분명히 존재하고 있지만 관찰자의 개입이 일어나면 적어도 보이는 차원에서는 그 모습과 속성이 저절로 바뀌는 것 같은 이 현상은 저자의 표현처럼 ‘알 수는 있어도’ ‘이해할 수는 없는’ 지식으로 인류의 삶에 큰 변화를 일으키고 있다.

이 책은 0과 1, 그리고 0이거나 1일 수 있는 물리적 특성을 바탕으로 한, 앞으로 세상을 바꿀 것이라고 기대되고 있는 양자컴퓨터의 현재와 미래를 알려주고 있는데, 핵심은 양자알고리즘으로 바탕으로 한 양자 전산이 구현 가능한 하드웨어의 개발이 얼마나 빨리 실현될 수 있느냐에 달려 있다. 구글 같은 곳에서 현재 기준으로 가장 뛰어난 양자컴퓨터를 완성했다는 뉴스도 나오고 있지만 아직까지 우리가 실감할 만한 단계는 아닌 것으로 파악된다.

당장은 빅데이터와 시뮬레이션 분야에서 비약적인 발전을 기대할 수 있지만, 그외의 영역에서는 물리학자들 스스로도 이해할 수 없다고 하는 만큼 미래 모습에 대한 예측이 불가한 상황이다. 우주를 중심으로 한 거시세계에 대한 연구와 양자 세계를 중심으로 한 미시세계의 탐구가 전 세계에 걸쳐 활발히 연구되고 있다. 양자 세계의 불확정성은 과학과 철학, 그리고 신학의 영역까지 하나의 고리로 이어줄 수 있는 실마리를 제공하는 것처럼 느껴진다. 우리는 이 책을 통해 삶의 전 영역, 다시 말해 모든 학문적, 실용적, 현실적 부분에서 근본부터 조금씩 변화되어가는 핵심에 양자역학이 있다는 것을 발견할 수 있을 것이다.

* 네이버 「디지털감성 e북카페」 카페 이벤트를 통해 출판사로부터 책을 무상으로 제공받아 읽고 쓴 서평입니다.