우리는 나노기술이 대세인 시대에 살고 있다. 나노기술이 정확히 무엇인지 잘 알지 못해도 많이 들어 익숙한 용어이긴 할 것이다. 많은 사람들이 삼성전자를 떠올릴지도 모른다. 나노(nano)의 원래 의미는 \(10^{-9}\)을 의미하고, 길이에 적용하였을 때 0.000000001m (1nm)를 의미한다. 무게에 적용하면 1ng으로 쓸 수 있고, 0.000000001g을 의미한다. 요즘에는 실제 \(10^{-9}\)의 의미보다 주로 ‘아주 작은 것’을 의미하는 접두어로 많이 쓰인다. 나노블럭, 나노화장품, 나노펜, 아이팟 나노 등등. 20년 전만 하더라도 작은 것을 말할 때 마이크로(\(10^{-6}\))라는 용어를 썼는데, 기술이 발달하면서 더 작은 단위인 나노를 많이 쓰는 것 같다. 원자의 크기가 0.1nm 수준이니 앞으로 일상생활에서 더 작은 단위를 쓸 일은 없을 것이다. 이렇게 나노기술이 대중화된 지는 이제 20년이 채 되지 않았다. 하지만 요즘 많이 등장하는 새로운 용어가 있는데, 바로 퀀텀(Quantum)이다. 나노라는 용어와 마찬가지로, 원래 그대로의 의미보다는 새로운 기술이라는 것을 강조하기 위해 많이 사용한다. 퀀텀(Quantum, 우리말로 양자)의 원래 의미는 쪼갤 수 없는 최소량이라고 볼 수 있다. 전자(electron)도 퀀텀이라고 볼 수 있다. 빛을 쪼갤 수 없는 최소 단위로 나타낼 때는 포톤(photon)이라고 부른다. 진동의 최소 단위는 포논(phonon)이라고 부른다. 하지만 일상생활에서 우리가 보는 퀀텀이라는 용어는 이와는 크게 관련이 없다. (어느 정도의 관련성이 있는 경우도 있다) 퀀텀 키보드도 있고, 퀀텀이라는 데이터 저장장치 회사 이름도 있고, 투자 은행 이름도 있고, 퀀텀 TV (quantum dot을 이용함)도 있다. 007시리즈 중에 퀀텀 오브 솔라스도 있다. 어찌 되었건 퀀텀이라는 용어가 대중화 되고 있는 것은 사실이다. 양자라는 우리말이 있지만, 퀀텀이라는 용어가 마케팅 관점에서 더 대중적인가보다. 나는 앞으로 10년 이내에 퀀텀기술(quantum technology)이 우리 생활에 깊숙이 관련될 것으로 생각한다. 특히 컴퓨터, 통신, 인공지능 분야에서 급격한 변화가 있을 것이다. 그래서 이 글을 시작하는 것이다.
삼성전자가 세계적인 기업이 될 수 있었던 데에는 80-90년대에 전자공학이라는 학문이 대중화되었고, 많은 대학교에서 그것을 가르쳤기 때문이라고 생각한다. 이로 인해 많은 전문인력이 양성되었고, 이러한 고급 인력을 바탕으로 세계적인 기술기업이 될 수 있었다고 생각한다. 앞으로 미래에는 퀀텀기술이 중요한 역할을 할 텐데, 한국의 경우 이를 받쳐줄 인력이 많지 않다. 양자역학을 심도 있게 배우는 경우는 물리학 또는 화학 전공자들뿐인데, 그 전공자들 또한 그리 많지 않다. 어려운 학문이기도 하지만, 일반 사람들이 접할 기회도 많지 않은 것도 사실이다. 이 글은 양자 역학을 모두 다루지는 않지만, 양자역학을 이용해서 앞으로 어떤 기술들이 발전하게 될 것인지에 대해 말하고자 한다. 그리고 특별히 앞으로 가능성이 많은, 또한 10년 후 퀀텀기술을 주도할 지금의 고등학생, 대학생들을 대상으로 쓸 예정이다. 과학에 관심이 많은 일반 교양인이 보기에도 무리 없게 쓰려고 노력하겠지만, 양자역학이라는 것이 원래 판타지 같은 내용이라 쉽게 이해하기는 힘들 수도 있다. 하지만 과학은 어렵다는 편견을 접고, 이해하려는 노력을 빼고, 소설책 읽는 기분으로 읽기 시작하면 훨씬 마음이 편할 것이다. 영화 <아바타>를 보거나, <반지의 제왕>, <해리 포터>를 보면서 저게 어떻게 저렇게 될 수 있지?라고 생각하기보다는 저런 세계가 있구나 하면서 재미있게 보듯이.