양자 문명-원자에서 양자컴퓨터까지 세계를 움직이는 양자의 힘-

"증기와 전기를 넘어, 이제는 양자가 문명을 움직인다"

《물질의 물리학》 한정훈 교수가 '양자 문명 3단계론'으로 다시 쓰는 인류 문명사

이론물리학자가 쓴 문명의 역사, 성균관대학교 한정훈 교수의 《양자 문명》이 출간됐다. 2020년에 낸 첫 대중서 《물질의 물리학》으로 '세계적 수준의 교양서'라는 찬사와 함께 한국출판문화상 교양 부문 저술상, 한국과학창의재단 올해의 과학도서, 아태이론물리센터 올해의 과학도서, 한국과학기술도서상 최우수상 등을 받았던 저자가, 이번엔 문명사로 시야를 넓혔다. 첫 책이 '물질이란 무엇인가'라는 질문을 따라 현대물리학의 가장 큰 분야인 응집물질물리학을 소개했다면, 이번 책은 지난 한 세기 동안 양자역학이 인류 문명 자체를 어떻게 설계해왔는지 살펴본다.

2,000년 전 폼페이, 100년 전 맨해튼, 그리고 오늘날 대도시까지. 시간이 아무리 흘러도 도시라는 상자의 겉모습은 대동소이하다. 하지만 그 속을 채운 도구는 완전히 달라졌다. 지난 한 세기, 그 도구들을 근본적으로 바꿔놓은 힘의 정체는 '양자역학'이다. 원자핵 에너지를 길들인 첫 번째 양자 문명, 반도체와 레이저가 정보혁명을 이끈 두 번째 양자 문명, 중첩과 얽힘을 활용하는 양자컴퓨터와 양자 통신이 이끌어낼 세 번째 양자 문명까지, 이 책은 양자의 관점에서 문명의 역사를 다시 읽는다. 갈릴레오와 프랭클린, 벨 연구소의 과학자들, 오늘날 양자컴퓨터를 만드는 연구자들의 드라마틱한 여정을 따라가다보면, 현대 문명을 움직이는 에너지와 연산의 엔진이 어떻게 작동하는지 자연스럽게 이해하게 된다. 복잡한 수식 대신 정교하고 직관적인 사고실험과 역사적 사례를 통해, 인공지능과 양자컴퓨터가 그려갈 미래 문명의 청사진을 제시한다.

지은이 : 한정훈

성균관대학교 물리학과 교수. 1997년 워싱턴대학교에서 데이비드 사울레스 교수(2016년 노벨 물리학상 수상)의 지도로 박사학위를 받았다. 이후 아시아태평양이론물리센터(1997~1999)와 버클리대학교(1999~2001) 연구원, 건국대학교(2001~2003) 교수를 거쳐 성균관대학교(2003~현재)에 재직 중이다. 주요 연구 분야는 양자 자성체, 양자 스핀계, 위상 양자 물질 이론이다. 다강체 이론, 스커미온 이론, 양자 스핀계의 수송 이론, 위상수학적 양자 이론 등에서 독보적인 연구 업적이 있다. 워싱턴대학교의 서배스천 카러 상 Sebastian Karrer Prize, 삼성미래기술육성재단 연구비, 한국물리학회 학술상 등을 받았다. 120여 편의 학술 논문과 전공 서적 《응집물질에서의 스커미온 Skyrmions in Condensed Matter》(Springer, 2017)을 출판했다. 2020년에 낸 첫 대중서 《물질의 물리학》으로 한국출판문화상 교양 부문 저술상, 한국과학창의재단 올해의 과학도서, 아태이론물리센터 올해의 과학도서, 한국과학기술도서상 최우수상을 받았다. 2023년에는 여러 물리학자와 함께 《물질의 재발견》을 출간했다.

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들어가는 글

1장. 전기 문명

유리와 서양 과학

프리즘에서 양자역학까지

자석에서 전기 문명으로

전기 문명의 영웅들

유선 전신에서 전화의 발명까지

무선통신의 시대

전기 문명과 양자 문명의 만남: 벨 연구소

2장. 세 번째 양자 문명

하디와 첫 번째 양자 문명

두 번째 양자 문명: 반도체 소자

2준위 양자계

두 번째 양자 문명: 레이저

세 번째 양자 문명

토머스 쿤의 패러다임 전환

3장. 중첩, 얽힘, 측정, 붕괴

행렬역학, 파동역학, 확률적 해석

양자 중첩 이해하기

중첩에 관한 사고실험

얽힘에 관한 사고실험

아인슈타인의 마지막 위대함

중첩과 얽힘을 기하학적으로 이해하기

4장. 양자컴퓨터

양자컴퓨터의 사상가들

양자컴퓨터의 무어의 법칙

양자 연산의 명암 이해하기

양자컴퓨터의 '킬러앱'

양자컴퓨터의 쓸모

계산기의 역사

5장. 양자공학

얽힘: 상상에서 현실로

초전도 큐비트 만들기

이온과 원자로 큐비트 만들기

양자컴퓨터 개발

양자 오류 정정

양자 이득, 양자 우월성, 양자 암호

인공지능과 양자컴퓨터의 만남

맺음말

한눈에 보는 양자 문명사(연표)

참고 문헌

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