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과학 이야기31

중학생에게 양자역학 짧게 설명하기(1) 양자역학이란?양자역학은 아주 작은 세상을 이해하려는 과학이에요. 우리가 일상에서 보는 물체들은 고전 물리학으로 잘 설명할 수 있지만, 원자나 전자 같은 정말 작은 입자들은 다르게 행동해요. 이 작은 세상을 설명하는 특별한 규칙이 바로 양자역학입니다.핵심 개념입자와 파동의 이중성우리가 알고 있는 빛이나 전자는 입자이기도 하고, 파동이기도 해요.예를 들어, 빛은 작은 입자인 광자로 이루어져 있지만, 동시에 파동처럼 퍼지기도 해요. 이걸 "입자-파동 이중성"이라고 불러요.마치 물놀이 공이 물결처럼 움직이면서도 공 자체는 남아 있는 것과 비슷하죠!위치와 속도를 동시에 정확히 알 수 없다양자역학에서는 "한 입자가 정확히 어디 있는지, 얼마나 빠르게 움직이는지"를 동시에 알 수 없어요.이건 하이젠베르크의 불확정성 .. 2025. 1. 24.

초등학생에게 양자역학 짧게 설명하기(1) 양자역학은 아주 작은 세계를 이해하려고 하는 과학이에요. 우리 눈에 보이지 않는, 정말 작은 입자들이 어떻게 움직이고 작용하는지를 연구하는 거죠. 쉬운 예로, 양자역학은 "원자"라는 작은 세상 속에서 무슨 일이 일어나는지를 알려주는 과학이에요.쉽게 풀어보자면:입자도 파도처럼 움직인다우리가 보통 "축구공" 같은 건 딱딱하고 한곳에 있다고 생각하죠? 하지만 아주 작은 세상에서는 입자가 어떤 때는 공처럼, 어떤 때는 파도처럼 행동할 수 있어요. 그래서 입자가 정확히 어디에 있는지 항상 알 수는 없어요.입자가 한 번에 여러 곳에 있을 수도 있다!예를 들어, 학교에 있는 동시에 집에도 있는 것처럼, 양자역학에서는 입자가 여러 곳에 있을 가능성이 있어요. 하지만 우리가 "봐야지!" 하고 보면, 그 순간 딱 한 곳에.. 2025. 1. 24.

중학생에게 양자컴퓨터 설명하기(1) 양자컴퓨터는 현재 우리가 사용하는 일반 컴퓨터(고전 컴퓨터)와는 작동 방식이 아주 다른, 미래의 컴퓨터라고 할 수 있어요. 이해하기 쉽게 설명해볼게요!일반 컴퓨터 vs. 양자컴퓨터일반 컴퓨터일반 컴퓨터는 정보를 0과 1로 표현해요.예를 들어, 전구가 꺼져 있으면 0, 켜져 있으면 1처럼 단순하게 작동하죠.이 0과 1을 "비트(bit)"라고 불러요.양자컴퓨터양자컴퓨터는 "큐비트(qubit)"라는 단위를 사용해요.큐비트는 0과 1 사이에 있는 모든 상태를 동시에 표현할 수 있어요.쉽게 말하면, 전구가 꺼져 있으면서 동시에 켜져 있을 수도 있는 거예요.양자중첩과 얽힘양자컴퓨터의 핵심 원리는 두 가지에요:양자중첩큐비트는 여러 상태를 동시에 가질 수 있어요.예를 들어, 일반 컴퓨터는 한 번에 하나의 문제만 풀지만.. 2025. 1. 24.

초등학생에게 양자컴퓨터 설명하기(1) "양자컴퓨터란 무엇일까?"여러분, 우리가 쓰는 컴퓨터는 "슈퍼컴퓨터"처럼 정말 똑똑하죠. 그런데 양자컴퓨터는 그보다 훨씬 더 똑똑한 새로운 컴퓨터예요!일반 컴퓨터는 문제를 풀 때 "1"과 "0"이라는 숫자를 사용해요. 마치 전등이 꺼졌다(0) 켜졌다(1) 하는 것처럼요. 그래서 이걸 비트라고 불러요. 그런데 양자컴퓨터는 더 신기한 숫자를 써요. 바로 **양자비트(큐비트)**라는 걸 사용해요."양자비트가 뭐가 다를까?"양자비트는 한 번에 "1"도 되고 "0"도 될 수 있어요. 마치 슈퍼히어로가 동시에 여러 곳에서 임무를 할 수 있는 것처럼요! 이걸 중첩이라고 해요.또 양자비트들은 서로 특별한 연결을 가질 수 있어요. 이건 얽힘이라는 건데, 멀리 떨어져 있어도 서로 신호를 주고받는 것처럼 움직여요. 이 두 .. 2025. 1. 24.

양자컴퓨터와 기존 컴퓨터의 차이(1) 양자컴퓨팅(Quantum Computing)은 기존의 컴퓨터 기술과는 근본적으로 다른 방식으로 정보를 처리하는 새로운 계산 패러다임입니다. 양자역학의 원리를 기반으로 하며, 특히 중첩(superposition)과 얽힘(entanglement) 같은 개념을 활용합니다. 이를 통해 특정 문제를 기존 컴퓨터보다 훨씬 빠르게 해결할 수 있는 가능성을 제공합니다.양자컴퓨터의 기본 원리양자 비트(Qubit)기존 컴퓨터의 기본 단위는 0과 1의 두 상태만 가지는 비트(bit)입니다.양자컴퓨터의 기본 단위인 큐비트는 0과 1을 동시에 표현할 수 있는 중첩 상태를 가집니다. 예를 들어, 큐비트 하나가 50%는 0이고 50%는 1인 상태를 유지할 수 있습니다.중첩(Superposition)큐비트는 여러 상태를 동시에 계산.. 2025. 1. 23.

양자컴퓨터란 무엇일까? 양자 컴퓨터는 계산을 수행하기 위해 양자 역학의 원리를 사용하는 컴퓨터의 한 종류입니다. 양자역학은 원자와 원자 수준에서 입자의 행동을 다루는 물리학의 한 분야이며, 매우 강력한 컴퓨터를 만드는 데 사용될 수 있는 매우 이상하고 반직관적인 특성을 가지고 있습니다. 양자 컴퓨터가 어떻게 작동하는지 이해하려면 먼저 일반 컴퓨터의 기본 구조를 이해하는 것이 도움이 됩니다. 일반 컴퓨터는 비트를 사용하여 정보를 저장하고 처리합니다. 비트는 1 또는 0을 나타내는 켜거나 끌 수 있는 작은 스위치와 같습니다. 일반 컴퓨터는 다른 패턴으로 비트를 배열하고 조작함으로써 계산을 수행하고 프로그램을 실행할 수 있습니다. 반면에 양자 컴퓨터는 큐비트라고 불리는 것을 사용합니다. 큐비트는 한 번에 두 개의 상태가 될 수 있는.. 2023. 2. 27.

최근 IT 기술 동향 중 중요한 몇 가지 오늘날 세계를 형성하고 있는 몇 가지 최신 IT 기술 동향이 있습니다. 다음은 가장 중요한 몇 가지입니다. 인공지능(AI): AI는 기계가 데이터로부터 학습하고 그 데이터를 기반으로 의사 결정을 내리는 능력입니다. AI는 의료, 금융 및 교통을 포함한 다양한 애플리케이션에 사용되고 있습니다. 클라우드 컴퓨팅: 클라우드 컴퓨팅은 데이터를 저장, 관리 및 처리하기 위해 원격 서버를 사용하는 관행입니다. 이를 통해 기업과 개인은 전 세계 어디에서나 데이터에 액세스할 수 있으며 고가의 하드웨어가 필요하지 않습니다. 사이버 보안: 사이버 위협이 증가함에 따라 사이버 보안은 점점 더 중요해졌습니다. 여기에는 방화벽 및 바이러스 백신 소프트웨어에서 고급 위협 탐지 및 대응 시스템에 이르기까지 모든 것이 포함됩니다. .. 2023. 2. 27.

4차 산업혁명 이해 첫걸음 4차 산업이란 무엇일까요? 인공지능, 빅데이터 등 디지털 기술이 만들어 내는 초연결 기반의 지능화 산업을 말합니다. 이는 사실상 산업과 사회 구조의 패러다임 자체를 바꿀만한 변화라, 혁명을 붙여 4차 산업혁명이라고 합니다. 1차 산업혁명은 증기기관의 탄생으로 대표됩니다. 시기적으로는 1760년~1840년 사이를 말합니다. 철도와 증기기관의 발명 이후 사람의 손으로 생산되던 수공업이 기계에 의한 생산으로 바뀐 산업의 변화를 말합니다. 사람의 손에 의해 생산되던 산업은 기계의 도입으로 완전히 달라집니다. 특히 증기기관의 탄생은 인력이 많이 투입되던 일을 기계 하나가 해내게 됩니다. 이때 많은 이들이 실업자가 되는 등 잉여 노동자들이 발생해, 신대륙으로 돌파구를 찾아보려는 시도 등이 일어납니다. 2차 산업혁명.. 2023. 2. 18.

물리) 퀀텀과 퀀텀매니아 퀀텀(quantum)이란 뭘까요? 자주 들어봤지만, 딱 뭐라고 대답하기가 어려웠습니다. 마블의 영화 퀀텀매니아가 있습니다. 마블 열성팬인 아이가 퀀텀이 뭐냐고 질문하는데, 저도 바로 대답을 못하겠더라구요. 그래서 찾아보았습니다. 퀀텀이란 양자를 말합니다. 물리학에서 나오는 그 양자입니다. 한자로는 量子, 영어가 퀀텀(quantum)입니다. 참고로 복수형은 quanta입니다. 양자는 물리량이 취할 수 있는 최소량을 의미합니다. 물리량이 양자화된다는 것은 최소량(양자가 최소량이므로)의 정수배로 값을 갖는다는 개념이라고 합니다. 최소량의 정수배가 된다는 것은 무슨 말일까요? 양의 정수는 1,2,3... 자연수, 0, 그리고 음의 정수는 -1, -2, -3.... 이런 식으로 이어지죠. 어떤 값이 정수배를 갖는.. 2023. 2. 18.

IT) 챗GPT 이해와 사용방법 최근 떠들썩한 챗GPT란 무엇일까요? 챗GPT는 인간(사용자)과 주고받는 대화에서 질문에 답하도록 설계된 언어모델이라고 합니다. 대화형 인공지능 서비스, 인공지능 채팅 서비스입니다. 챗GPT = 챗+GPT = Chat + Generative Pre-trained Transformer 챗은 대화하다라는 뜻이죠. 대화를 통해 GPT를 실행한다는 것인데요. GPT는 무엇일까요? 영어를 풀어놓은 것을 읽어봐도 바로 이해하기 어렵습니다. Generative Pre-trained Transformer는 사전 훈련된 생성 변환기로 해석됩니다. Generative는 생성, 발생한다는 의미인데요. 무엇을 생성하느냐면, 대화로 물어본 것에 대해 답변을 생성한다는 의미라고 합니다. 채팅을 통해 인간이 일상생활의 언어, 자연.. 2023. 2. 18.

IT) 컴퓨터의 제3의 물결, 유비쿼터스 이미 많이 사용하는 용어, 유비쿼터스는 사실 유비쿼터스 컴퓨팅을 줄인 말이라고 합니다. 유비쿼터스는 미국의 사무용 복사기 제조회사인 제록스의 팰러앨토 연구소 마크 와이저(Mark Weiser)가 1988년 '유비쿼터스 컴퓨팅(ubiquitous computing)'이라는 용어를 사용하면서 처음으로 등장했습니다. 유비쿼터스(Ubiquitous)는 '언제 어디에나 존재한다'는 뜻의 라틴어입니다. 유비쿼터스는 원래 신학적인 용어라고 합니다. 언제든지 어디서든지 모든 곳에 (신이) 계신다는 뜻인 편재(遍在, omnipresence)라는 뜻으로, 순 한국어로는 ‘두루누리’라고 합니다. 유비쿼터스 컴퓨팅은 사용자가 컴퓨터나 네트워크를 의식하지 않고 장소에 상관없이 자유롭게 네트워크에 ‘언제 어디서나’ 접속할 수 있.. 2023. 2. 14.

IT) 가상현실, 증강현실... 확장현실(XR) 가상현실, 증강현실은 들어봤는데, 확장현실(XR)은 무엇일까요? 확장현실은 좀더 폭넓은 개념입니다. 확장현실(XR)은 가상현실(VR)과 증강현실(AR)을 아우르는 혼합현실(MR) 기술을 모두 포함하는 용어입니다. 가상현실(假想現實)은 영어로는 virtual reality라고 씁니다. 약자로 VR이구요. 가상현실은 컴퓨터 등을 사용한 인공적인 기술로 만들어 내는 환경이나 상황, 기술 그 자체를 말합니다. 실제와 유사하지만 실제가 아닌 어떤 특정한 상황, 기술 자체를 의미합니다. 만들어진 가상의 환경과 상황 등은 사용자의 감각을 자극합니다. 시각, 청각은 물론이고 청각과 촉감까지도 자극하며 실제와 같은 느낌을 갖도록 합니다. 이러한 체험으로 현실과 상상을 넘나드는 경험을 줍니다. 사용자는 가상현실을 잠시 경.. 2023. 2. 5.

수증기, 혜성의 꼬리가 빛나는 이유 혜성 하면 떠오르는 길고 빛나는 꼬리는 무엇 때문일까요. 놀랍게도 대부분이 수증기 때문이라고 합니다. 혜성이 태양에 접근하면서 혜성이 가지고 있던 얼음이 수증기로 승화하게 됩니다. 참고로 승화(昇華, sublimation)는 어떤 물질이 액체의 과정을 거치지 않고, 고체에서 기체로 변하는 현상을 말합니다. 고체인 얼음에서 바로 기체로 위상전이(phase transition)된 수증기가 태양으로부터 빛을 반사합니다. 그래서 길고 빛나는 꼬리가 만들어집니다. 혜성과 태양의 거리를 알고 있다면, 혜성의 꼬리가 빛나는 정도에 따라 혜성이 지닌 수분의 양을 추정할 수 있다고 합니다. 일상적으로 우리가 자주 만나는 수증기가 지구 밖 혜성의 긴 꼬리의 원인이라고 하니 반갑습니다. 혜성의 꼬리 만이 아닙니다. 화성을 .. 2023. 2. 3.

자연과학) 얼음의 17가지 얼굴 얼음에도 종류가 있다는 것, 알고 계셨나요? 저는 이걸 얼음의 17가지 얼굴이라고 표현하고 싶습니다. 사실 저는 처음 알았습니다. 겨울철 얼음을 보며 정보를 찾아 보고 있는데, 얼음에도 종류가 있다고 합니다. 얼음의 상(phase)이 17가지나 있다고 합니다. 우선 얼음은 무엇인가부터 다시 생각해볼까요. 다들 아시다시피, 얼음은 액체인 물이 얼어서 고체가 된 상태입니다. 영어로는 Ice, 한자로는 수빙(水氷), 눈에서 생긴 얼음은 雪氷)이라고 합니다. 우리가 흔히 얼음이라고 하는 것은 얼음 1h(Ice Ih,Ice 1h)를 말합니다. 얼음 단계 1(ice-phase-one)이라고 읽습니다. 얼음 1h는 0℃ ~ 약-200℃ 그리고 0기압 ~ 210MPa의 범위에서 존재할 수 있다고 합니다. 생물권에서 거.. 2023. 1. 31.

IT정보) 메타버스, 타는 버스가 아니라구요? 대체 어떤 버스이길래, 이리 시끄러울까 궁금했습니다. 목적지는 어디인가, 승객은 누구일까, 차비는 얼마일까 궁금했어요. 그런데 찾고 보니, 그 버스가 아니더군요. 메타Bus가 아니라 메타Verse였습니다. R발음을 굴리며 발음하는 메타벌스라고나 할까요. 메타버스(metaverse)를 번역하면, 확장 가상 세계라고 볼 수 있습니다. 가상, 초월을 뜻하는 '메타'(meta)와 세계, 우주를 뜻하는 '유니버스'(universe)를 붙인 신조어입니다. 확장 가상 세계는 길어서 그런지 가상우주로 번역되기도 합니다. 메타버스는 닐 스티븐슨(Neal Town Stephenson)이 1992년 출간한 SF소설 [스노 크래시(Snow Crash)]라는 소설에서 처음 사용합니다. 스티븐슨은 이 소설에서 메타버스와 아바타의.. 2023. 1. 30.

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