처음 만나는 양자의 세계

채은미 지음

북플레저 2025년 11월 11일 출간 국내도서 : 2025년 09월 24일 출간

작품소개

책소개

양자 역학은 이제 선택이 아니라, 지금을 살아가는 우리 모두에게 필요한 최소한의 교양이다. 『처음 만나는 양자의 세계』는 어렵고 낯설게만 여겨졌던 양자 세계를 누구나 이해할 수 있도록 친절하게 풀어낸 책이다. 파동과 입자의 이중성, 불확정성 원리, 양자 중첩과 얽힘 같은 핵심 개념을 생생한 비유와 흥미로운 이야기로 설명해, 수학에 자신이 없어도 읽는 순간 바로 이해할 수 있다. 우리가 손에 쥔 스마트폰, 매일 사용하는 GPS, 인터넷과 레이저, 그리고 미래를 바꿀 양자 컴퓨터까지, 일상과 연결된 구체적인 사례를 통해 양자가 얼마나 가까운 교양인지 보여준다. 특히 양자 컴퓨터는 비트코인 보안과 금융 시스템, 신약 개발, 인공지능에 이르기까지 우리의 삶 전반을 뒤흔들 새로운 패러다임을 제시한다. 저자 채은미 교수는 하버드대학교에서 박사학위를 받고 현재 고려대학교 물리학과 부교수로 재직 중이다. 초저온 분자와 양자정보를 연구하는 젊은 물리학자로, 그는 양자 역학을 교양의 중심에 세우며 독자에게 다정히 말을 건넨다. 이 책을 펼치는 순간, 양자는 더 이상 낯선 학문이 아니라 당신의 교양이 된다.

목차

1부. 아름답고 신비한 양자의 세계
세상은 아주 작은 것들로 이루어져 있다
거인들의 질문이 모여 양자의 길을 열다
파동과 입자의 경계에서
익숙한 세계와는 다른 법칙
이도 저도 아니지만, 이도 저도 될 수 있는
너는 나고 나는 너다
20세기 물리학계를 달군 양자 역학 논쟁
상상에서 현실로, 양자 텔레포테이션
우리가 매일 만나는 양자, 빛
양자가 만든 일상의 혁명, LED
과학이 쏘아 올린 직진의 광선, 레이저
광통신 없이는 구글도 답이 없다
300억 년에 1초 오차, 원자시계
양자가 안내하는 길, GPS의 비밀

2부. 양자 컴퓨터가 이끄는 미래
양자 컴퓨터에서 미래를 보는 이유
어떤 문제든 풀 수 있는 범용 양자 컴퓨터
한 분야의 전문가, 특수 목적 양자 컴퓨터
큐비트는 어떻게 만들 수 있을까
양자 컴퓨터 상용화의 열쇠, 양자 오류 정정
초전도 큐비트 양자 컴퓨터
자연이 준 큐비트 1, 중성 원자
자연이 준 큐비트 2, 이온 트랩
빛으로 만드는 광자 양자 컴퓨터
양자 컴퓨팅, 다음 세대의 도전자들
깨지지 않을 암호는 없다? 암호 해독
창이 있으면 방패도 있다
최적의 해답을 찾아가는 양자의 힘
신소재와 신약을 설계하는 양자 컴퓨터
양자 컴퓨터와 인공지능의 만남
에필로그

책 속으로

하지만 우리가 스마트폰의 작동 원리를 몰라도 익숙하게 사용하는 것처럼, 양자 역학도 복잡한 수식 대신 그 안에 담긴 ‘양자 현상’과 우리가 일상에서 활용하고 있는 ‘양자 기술’에 집중해본다면, 이 낯설기만 했던 과학도 조금은 가까워질 수 있습니다. 그리고 그렇게 익히게 된 지식은, 빠르게 변화하는 시대에 우리의 삶을 더욱 풍요롭게 만들어 줄 진정한 ‘교양’이 될 수 있을 것입니다.
이런 바람으로 이 책에서는 수식은 최소한으로 줄이고, 양자 역학이 어떻게 시작되었고, 우리 삶에 어떻게 스며들어 있는지 그리고 앞으로 어떤 기술로 발전해 갈 수 있을지 이야기해 보려 합니다. 이 책을 통해 양자 역학이 조금 더 친근해지고, 나아가 과학이 여러분 곁에 한 발짝 더 가까이 다가갈 수 있었으면 합니다. 그리고 언젠가 우리 모두가 자연스럽게 양자 역학을 이야기하고, 과학을 교양으로 삼아 일상 속에서 함께 나눌 수 있는 날이 오기를 기대해 봅니다.
어쩌면 우리가 느끼는 ‘교양의 결핍’은 지식의 부족이 아니라, 낯선 것 앞에서 용기 내어 한 걸음 다가서지 못했던 마음의 거리에서 비롯된 건지도 모릅니다. 이 책이 그 첫걸음을 함께하는 친구가 되길 바랍니다. _프롤로그 중에서

양자 역학은 이처럼 수많은 과학자들의 통찰과 도전이 쌓여 완성된 학문입니다. 그리고 오늘날 우리가 사용하는 반도체, 레이저, 양자 컴퓨터 등 첨단 기술의 토대가 되었지요. 우리가 사용하는 많은 기술이 이 작은 양자의 세계에 기반을 두고 있다는 사실은 과학의 경이로움을 다시 한번 깨닫게 합니다.
보이지 않는 아주 작은 세계를 이해하려는 인간의 노력은, 결국 우리가 사는 거대한 세상의 원리를 밝혀내는 열쇠가 되었습니다. 이처럼 양자 역학은 단지 물리학의 한 분야를 넘어, 우리가 세상을 이해하고 미래를 상상하는 방식 자체를 바꿔 놓았습니다. 그리고 이 위대한 지적 여정은 앞으로도 계속 이어지겠지요. _인간의 위대한 지적 여정 중에서

이처럼 초전도 큐비트 양자 컴퓨터는 양자 컴퓨팅의 핵심 기술로 자리 잡고 있습니다. 세계적인 기업들이 잇달아 좋은 결과를 발표하면서 양자 컴퓨팅 커뮤니티의 분위기를 이끌고 있다고 해도 과언이 아니지요. 초전도 큐비트가 가진 빠른 연산 속도와 제어의 용이함 그리고 실용화를 위한 여러 도전 과제들을 종합적으로 살펴보면, 양자 컴퓨팅이 우리 삶을 어떻게 바꿀지 그 가능성을 가늠해 볼 수 있습니다. 앞으로도 초전도 큐비트 양자 컴퓨터는 과학, 산업, 금융, 인공지능 등 다양한 분야에서 혁신을 이끌 핵심 기술로 자리매김할 것입니다. 초전도 큐비트가 여전히 많은 도전을 안고 있더라도, 그 진보는 결국 우리가 상상하지 못한 세계로 우리를 이끌게 되겠지요? _초전도 큐비트 양자 컴퓨터의 미래 중에서

이러한 가능성에 대비해 암호화폐 업계에서는 양자 내성 암호로의 전환 논의가 활발히 이뤄지고 있습니다. 실제로 이더리움Ethereum이나 퀀텀 레지스턴트 레저QRL 같은 일부 블록체인 프로젝트는 양자 내성 암호를 실험적으로 도입했습니다. 또 비트코인 사용자 입장에서는 공개키가 노출된 오래된 주소 대신 새로운 주소를 사용하거나 다중 서명 지갑과 하드웨어 월렛을 활용하는 것이 보안을 강화하는 방법이 될 수 있습니다.
비트코인 프로토콜 자체도 필요하다면 하드포크30를 통해 양자 내성 암호로 업그레이드할 수 있습니다. 다만, 하드포크는 네트워크의 모든 참여자가 새로운 규칙을 따르도록 소프트웨어를 교체해야 하며, 그 과정에 시간이 소요됩니다. 하지만 구조적으로 이러한 변화가 가능하다는 점에서, 비트코인은 미래 상황에 대응할 유연성을 가지고 있다고 볼 수 있습니다. _내 비트코인은 안전할까 중에서

출판사 서평

“이토록 쉬운 양자 수업이라니!”
읽으면서 바로 이해하는 ‘양자의 세계’
오늘을 살아가는 우리에게 과학은 더 이상 선택이 아닌 필수다. 스마트폰으로 사진을 찍고, 집 안의 LED 조명 아래에서 책을 읽으며, 길을 잃지 않게 도와주는 내비게이션을 켜는 일상적인 순간마다 사실은 ‘양자 역학’이 숨어 있다. 하지만 막상 양자 역학을 공부하려 들면, 수식과 낯선 개념 앞에서 쉽게 포기했던 경험이 누구나 한 번쯤은 있을 것이다. 『처음 만나는 양자의 세계』는 이런 두려움을 다정하게 덜어 준다. 파동과 입자의 이중성, 전자의 드 브로이 파동, 슈뢰딩거의 고양이처럼 교과서에서 이름만 듣고 지나쳤던 주제들을 생활 속 사례와 직관적인 비유로 풀어내며, 어렵게만 느껴졌던 양자 세계를 눈앞에 그리듯 설명한다. 이 책은 복잡한 공식 대신 이야기와 상상을 통해 독자가 자연스럽게 이해하고, 읽는 순간 곧바로 “아, 이런 것이구나” 하고 깨닫게 만드는 어쩌면 가장 친절한 양자 교양서다.

시대의 게임 체인저, 양자 컴퓨터는 어디까지 왔을까?
양자 역학은 더 이상 학문의 언어에만 머무르지 않는다. 이제는 인류의 미래를 근본부터 흔들고, 새로운 질서를 만들어낼 기술로 발전하고 있다. 양자 컴퓨터는 기존의 슈퍼컴퓨터가 수억 년을 투자해야 풀 수 있는 난제를 단숨에 계산할 수 있는 잠재력을 지녔다. 특히 쇼어 알고리즘은 오늘날 비트코인과 인터넷 보안의 핵심인 암호 체계를 순식간에 무력화할 수 있다고 알려져 있으며, 이는 금융과 사이버 보안의 판도를 바꿀 수 있는 중대한 가능성을 시사한다. 더 나아가 복잡한 물류망 최적화, 신약과 신소재 개발, 인공지능의 비약적 도약까지-양자 컴퓨터가 열어 갈 미래는 이미 눈앞에 다가와 있다. 『처음 만나는 양자의 세계』는 이러한 최신 연구 흐름을 알기 쉽게 정리하며, 초전도·중성 원자·이온 트랩·광자 기반 등 다양한 양자 컴퓨터의 원리를 한눈에 보여 준다. 나아가 세계 각국이 앞다투어 뛰어드는 유망 기업과 기술 현황까지 소개해, 독자가 다가올 양자 시대를 준비하는 데 꼭 필요한 통찰을 전한다. 『처음 만나는 양자의 세계』는 이러한 최첨단 흐름을 누구나 이해할 수 있도록 흥미롭게 설명하며, 우리가 곧 맞이할 ‘양자 시대’를 준비하는 지적 무기가 되어 줄 것이다.

국내 양자 컴퓨터 권위자 채은미 교수가 안내하는
아름답고 실용적인 양자의 세계
저자 채은미는 국내 최초로 도쿄대학교 물리공학과 학·석사를 수석으로 졸업했으며, 하버드대학교 물리학 박사 학위를 취득한 뒤 교토대학교와 도쿄대학교에서 연구와 강의를 이어왔다. 현재 고려대학교 물리학과 부교수로 재직 중이며, EBS와 삼성 등에서 대중 강연으로 ‘가장 친절한 양자 강의’라는 평가를 받는다. 특히 양자 컴퓨팅의 국내 권위자로 잘 알려져 있다. 많은 이 책은 그의 첫 대중 교양서로, 어렵고 난해한 이론을 넘어 삶과 연결되는 과학의 지혜를 전한다. 『처음 만나는 양자의 세계』를 펼치는 순간, 양자는 더 이상 멀리 있는 추상이 아니라 오늘을 살아가는 우리 모두의 필수 교양이 될 것이다.

인물정보

저자(글) 채은미

고려대학교 물리학과 교수
레이저가 만들어내는 다채로운 빛의 아름다움에 매료되어 실험 물리학의 길에 들어섰다. 일본 도쿄대학교에서 학사와 석사 과정을 마치고, 미국 하버드대학교에서 물리학 박사 학위를 받았다. 이후 일본 교토대학교 박사후연구원, 도쿄대학교 Photon Science Center 조교수를 역임했다. 현재는 극저온 분자와 레이저를 활용한 양자 기술을 연구하는 동시에, 대중과 소통하며 과학을 쉽고 친근하게 전하는 일에 힘쓰고 있다. EBS 특집 방송 등 다양한 매체에 출연해 어렵게만 느껴지는 양자 과학을 이해하기 쉽게 풀어내고, 미래 세대를 위한 과학 교육과 융합 연구 확산에도 기여하고 있다.
『처음 만나는 양자의 세계』는 그가 집필한 첫 대중 교양서로, 더 많은 사람에게 양자 역학과 양자 컴퓨터의 세계를 알리고자 하는 의지를 담았다.