우주에는 일반적으로 당연한 것으로 여겨 질 수있는 특정 규칙이 있습니다. 특정 시간에 특정 장소에 객체가 존재합니다. 엔트로피 (장애)는 항상 증가합니다. 인과 관계는 왕입니다. 과거에 대한 완전한 지식으로 미래에 대한 완전한 지식을 가질 수 있습니다.
그러나 더 작고 작은 물질을 조사 할 때 이러한 규칙은 신뢰성이 떨어지기 시작합니다. 분자 또는 아 원자 수준 주변에서, 특정 고전적 가정은 작동을 멈추고, 우리는 관찰 된 현실을 이해하기 위해 새로운 규칙을 사용해야합니다. 이 척도에서 입자의 거동을 지배하는 것처럼 보이는 독특한 아 원자 현상은 양자 역학 또는 양자 물리학이라고합니다.
그러나 양자 역학의 기초를 이해하는 것은 현대 물리학과 우주론을 이해하는 데 필수적 일 수 있습니다. 물론 컴퓨팅과 같은 주제는 컴퓨터 과학의 다음 큰 도약을위한 토대가 될 수 있습니다.
양자 역학의 주요 개념
요컨대, 양자 역학은 매우 작은 것들에 대한 연구입니다. 보다 구체적으로, 그것은 원자력 및 아 원자 입자의 규모에서 물질과 에너지가 어떻게 상호 작용하는지에 대한 연구입니다.
이러한 상호 작용은 고등학교 나 대학에서 배운 물리학과는 별도로 고려할 가치가 있습니다. 여러 가지면에서 이상하기 때문입니다. 그들은 문제가 전형적인 실제 규모로 에너지 및 기타 문제와 어떻게 상호 작용하는지에 대한 좋은 지식으로 당신이 어떻게 기대하는지 행동하지 않습니다.
양자 역학은 여러 가지 방법으로 고전적인 역학과 구별되지만 몇 가지 주요 결론을 사용하여 이러한 차이점을 요약 할 수 있습니다.
불확실성
고전적인 역학에서는 물체의 위치를 정확히 알 수 있고 그 움직임을 설명 할 수 있습니다. 물체의 모든 물리적 특성은 동시에 동시에 확실하게 설명 할 수 있습니다. 그러나 양자 역학에서는 상황이 다르게 작동합니다.
대신 입자의 위치와 운동은 정확히 알 수 없습니다. 물체의 모멘텀을 정확하게 알수록 그 위치를 덜 알 수 있습니다.
양자화
고전적인 역학에서 특정 특성은 경사와 같습니다. 한 값과 다른 값 사이에 작동 할 수있는 값의 그라데이션이 있습니다. 반면에 양자 물체는 특정 값만을 가질 수있는 특성을 가지고 있습니다.
이러한 특성이 바뀌면 점차적으로 서로 이동하는 대신 개별 값 사이에서 스냅 될 수 있습니다.
파동 입자 이중의 빛의 이중성
양자 이론은 중성자, 전자 및 양성자라는 작은 입자로 구성된 물질, 광자라고 불리는 입자로 구성된 물질은 파괴적인 특성을 가지고 있다고 말합니다.
.고전 물리학에서 물질은 입자로 만들어지며 입자처럼 행동합니다. 그러나 빛은 파도처럼 행동합니다. 양자 물리학에서 물질의 입자는 작은 규모의 파도처럼 행동 할 수 있습니다. 빛은 특정 상황에서 입자처럼 행동 할 수 있습니다.
지역 및 비 지역성
고전적인 역학과 달리, 양자 척도의 물체는 비 지역성 또는 공간을 효과적으로 초월하는 능력을 보여줄 수 있습니다.
예를 들어, 양자 얽힘은 일종의 양자 비 지역성입니다. 양자 수준으로 얽힌 입자는 영구적으로 상관 관계가 있습니다. 입자가 방대한 거리로 분리되는 경우에도 그들의 물리적 특성은 독립적으로 설명 할 수 없습니다. 하나에게 발생하는 일도 다른 사람에게 직접적인 영향을 미칩니다. 이 변화는 매우 빠르게 발생합니다 (초당 3 조 미터보다 빠르며 잠재적으로 순간적으로 발생합니다.
이러한 큰 범주에 익숙해지면 양자 역학이 정상의 일상 물리학에 비해 왜 그렇게 특이하게 보일 수 있는지 이해하는 데 도움이 될 수 있습니다. 또한 양자 역학이 실제로 묘사하거나 작업하기 어려운 이유
실제로 양자 역학 :이중 슬릿 실험
양자 역학의 이상함에 대한 고전적이고 많은 논의 된 예는 이중 슬릿 실험입니다. 빛이 파도인지 입자처럼 행동하는지 이해하려는 시도
실험의 가장 간단한 버전에서 연구원은 입자가 착륙하는 위치를 기록 할 수있는 일종의 탐지기에서 빛의 광선을 발사합니다. 광선과 검출기 사이에는 두 개의 슬릿이있는 장벽이 있습니다. 빛은 장벽 재료를 통과 할 수 없습니다 - 탐지기에 도달하려면 두 슬릿 중 하나를 통과해야합니다.
결과 패턴은 번갈아 가며 어두운 영역의 밴드입니다. 물파로 실험을 실행했을 때 보는 것과 같은 간섭 패턴입니다.
그러나 우리는 빛이 광자라고 불리는 개별 입자로 구성되어 있음을 알고 있습니다. 연속적인 입자가 서로 방해 할 수 없도록 각 광자 사이에 충분한 리드 타임 으로이 광자를 한 번에 하나씩 발사 할 수 있습니다.
.이와 같이 실험을 실행하면 동일한 간섭 패턴이 나타납니다. 이들의 개별 입자가 여전히 파도 역할을하고 있으며 어떻게 든 여러 가지 가능한 경로를 취하고 스스로 방해한다는 것을 시사합니다.
.이번에는 두 슬릿의 다른 감지기와 함께 실험을 다시 수행하면 각 광자가 트리는 슬릿을 결정할 수 있습니다.
이 실험의 변형으로 인한 패턴은 파도 패턴이 아닙니다. 대신 입자에서 기대할 이중 대역 패턴을 볼 수 있습니다.
.관찰되지 않으면 빛은 대부분 파도처럼 행동합니다. 관찰되면, 개별 광자는 여러 곳에 존재하는 것을 동시에 중단하고 대신 입자처럼 행동합니다.
과학자들은“파도 함수”라는 문구를 사용하여 여러 상태에 존재하는 양자 시스템을 설명합니다. 관찰 행위는 광자파 기능이 이러한 상태 중 하나만 채택하도록 강요합니다. 이 중첩 손실을 일으키는 것은 "파동 함수 붕괴"라고합니다.
양자 역학의 적용
대부분의 경우, 양자 역학은 최첨단 과학으로 남아 있으며, 응용 프로그램은 때때로 새로운 연구보다 훨씬 뒤떨어 질 수 있습니다. 그러나 이미 수십 년 동안 제조 및 컴퓨터 과학과 같은 분야를 크게 재구성 할 수있는 양자 역학의 몇 가지 주요 잠재적 응용이 이미 있습니다.
가장 중요한 것은 양자 컴퓨터 일 것입니다. 이 컴퓨터는 양자 불확실성과 고급 데이터 과학을 사용하여 새로운 데이터 저장 방법을 만듭니다.
클래식 컴퓨터가 사용하는 모든 정보는 비트로 저장됩니다. 이 비트는 두 가지 위치 중 하나 일 수 있습니다. 오프 또는 켜짐은 일반적으로 0 또는 1으로 표시됩니다.
양자 컴퓨터는 양자 비트 또는 큐브를 사용합니다. 이 비트는 표준 위치 (On 또는 Off)와 중첩에있을 수 있습니다. 중첩의 비트는 관찰 될 때까지 여러 상태에 있습니다.
이 추가적인 상태의 잠재적 상태 범주는 양자 컴퓨터가 전통적인 컴퓨터가 Quantum Systems의 모델링과 같이 어려움을 겪을 수있는 문제를 해결하는 데 매우 적합합니다.
실제로, 이것은 컴퓨터 하드웨어 개발자가 훨씬 더 많은 저장 공간과 처리 전력을 동일한 양으로 돕는 데 도움이 될 수 있습니다. 특정 유형의 문제에 대한 처리 속도가 기하 급수적으로 증가 할 수 있습니다.
.양자 컴퓨터의 고유 한 특성은 다른 실용적인 이점을 제공 할 것입니다. 예를 들어, 하나의 양자 컴퓨터는 최근에 Google에 의해 시간 결정을 만들기 위해 사용되었습니다.
전통적인 컴퓨터를 해결할 수없는 문제를 관리하기에 충분히 양자 컴퓨팅이 얼마나 가까워 지는지는 확실하지 않습니다.
IBM 및 Google과 같은 양자 컴퓨팅 기술에 투자 한 회사의 연구원들은 우리가 컴퓨터 과학 전체를 혁신하는 양자 컴퓨터에서 불과 몇 년이 걸릴 수 있다고 생각합니다. 다른 사람들은 기존의 도전으로 인해 이런 종류의 양자 계산이 대부분 불가능할 수 있다고 생각합니다.
어쨌든 우리는 곧 양자 컴퓨팅의 실용성에 대해 더 많이 알게 될 것입니다.
양자 역학에 대한 지식은 과학을 재구성 할 수 있습니다
양자 영역에 대한 우리의 이해가 커짐에 따라, 우리는 우주에 대한 근본적인 질문에 대답하고 이전에 처리하기 어려운 문제를 해결할 수 있습니다.
.양자 컴퓨터는이 연구가 어떻게 세상을 변화시킬 수 있는지의 한 예입니다. 양자 구동 암호화 및 양자 현미경과 같은 다른 응용 프로그램은 비슷한 이점을 제공 할 수 있습니다.
