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튜링의 계산기에서 차일링거의 양자순간이동까지 정보와 얽힘, 미래의 컴퓨팅을 여는 과학혁명의 서막

「노벨상 수상자들의 오리지널 논문으로 배우는 과학」 시리즈의 19번째 책 『양자정보』는 샤논의 정보이론에서 출발해 아인슈타인-포돌스키-로젠(EPR)의 문제 제기, 벨의 부등식, 아스페의 얽힘 실험,
차일링거 팀의 양자순간이동까지-‘정보’의 개념이 비트에서 큐비트로 어떻게 확장되었는지를 한 줄의 서사로 엮는다.
0과 1의 이진법, 블로흐 구로 그리는 중첩과 얽힘, 양자게이트와 알고리즘, 양자암호(QKD)와 위성통신까지, 오늘의 양자정보과학을 구성하는 핵심을 대화식 설명과 원전 읽기로 안내한다.
특히 2022년 노벨 물리학상을 수상한 존 클라우저·알랭 아스페·안톤 차일링거의 결정적 논문(얽힘 검증과 순간이동)을 원문으로 수록, 독자가 ‘양자적 사실’이 이론을 넘어 실험으로 확증되는 과정을 직접 따라가도록 했다.

추천사
천재 과학자들의 오리지널 논문을 이해하게 되길 바라며
양자 세계의 문이 열리다 _ 도이치 박사가 말하는 차일링거의 양자정보 혁명(깜짝 인터뷰)

첫 번째 만남 _ 고전 정보이론과 컴퓨터의 탄생
정보는 어떻게 시작되었는가 _ 문자에서 암호까지, 인류의 정보혁명
암호를 푼 철학자, 알 킨디 _ 빈도 분석의 시작과 정보과학의 태동
0과 1로 보는 세상 _ 주역이 라이프니츠에게 가르쳐준 디지털의 뿌리
기계로 계산하다 _ 쉬카르드에서 라이프니츠까지, 계산기의 탄생과 진화
컴퓨터의 아버지, 찰스 배비지 _ 차분기관과 분석 엔진의 탄생
0과 1의 논리, 불대수의 세계 _ 조지 불과 디지털 논리의 기초
논리를 기호로 바꾼 사람, 드모르간 _ 드모르간의 법칙과 현대 논리학
엘런 튜링, 0과 1로 세상을 바꾸다 _ 컴퓨터를 꿈꾼 수학자와 디지털 혁명
튜링의 상상, 컴퓨터가 되다 _ 간단한 장치가 만든 복잡한 계산의 세계
컴퓨터는 어떻게 진화했는가 _ 전쟁, 과학, 그리고 인간의 상상력

두 번째 만남 _ 디지털 혁명의 뿌리를 찾아서
0과 1의 문을 연 찰스 피어스 _ 디지털 시대를 연 기호 논리의 창시자
기계로 생각하고, 놀이로 미래를 설계하다 _ 섀넌이 만든 디지털 우주
엔트로피, 정보의 얼굴을 바꾸다 _ 섀넌이 밝혀낸 불확실성의 의미

세 번째 만남 _ 큐비트로 여는 양자알고리즘의 세계
양자정보, 중첩에서 시작되다 _ 파동함수와 고유상태의 언어
상자 속 고양이의 운명 _ 슈뢰딩거 실험으로 본 양자의 세계
큐비트, 보이지 않는 정보의 가능성 _ 0과 1의 중첩과 붕괴
큐비트를 조작하는 기술, 양자게이트 _ 유니터리 행렬과 선형 변환
아다마르 게이트의 수학 _ 프랑스 수학자가 만든 양자연산의 기초
텐서곱이란 무엇인가 _ 두 큐비트를 하나의 상태로 묘사하다
복제할 수 없는 정보 _ 큐비트와 양자 복제금지 정리

네 번째 만남 _ 양자역학, 논쟁에서 실험으로
아인슈타인과 보어의 양자 논쟁 _ 양자역학은 완전한가
EPR 패러독스, 양자역학을 흔든 질문 _ 얽힘인가, 유령의 작용인가
벨 부등식의 도전 _ 얽힘인가, 숨은 변수인가
실험으로 드러난 양자 얽힘 _ 존 클라우저가 이끈 양자정보의 시대
빛보다 빠른 정보는 가능한가 _ 아스페 실험과 벨 부등식의 극복

다섯 번째 만남 _ 양자정보 시대의 개막
양자의 언어로 진리를 묻다 _ 양자세계를 설계한 안톤 차일링거
순간이동은 가능하다 _ 양자순간이동, 얽힘 스와핑과 미래의 통신
양자 얽힘의 스위치, CNOT 게이트 _ 제어 비트, 타깃 비트와 양자 논리
얽힘은 어떻게 생기는가 _ 아다마르 게이트와 양자 얽힘의 원리
보낼 수 없는 것을 보내는 법 _ CNOT와 얽힘이 만들어낸 양자순간이동
암호의 진화 _ 고대 암호부터 양자암호까지, 정보보안 2,500년의 여정
뚫리는 암호, 감지하는 센서 _ 양자보안과 초정밀 감지 시스템

여섯 번째 만남 _ 양자알고리즘과 양자컴퓨터
양자알고리즘의 탄생 _ 현실의 구조를 바꾼 도이치-요자 이론과 실험
양자의 두 날개 _ 쇼어 알고리즘, 그로버 알고리즘의 작동 원리와 영향력
도이치 알고리즘 _ 오라클 머신과 불함수로 여는 새로운 계산의 세계
양자컴퓨터, 계산의 한계를 넘다 _ 시커모어에서 IBM 이글까지

만남에 덧붙여
Can Quantum-Mechanical Description of Physical Reality Be Considered Complete?_1935년 아
인슈타인-포돌스키-로젠 논문 영문본
On the Einstein Podolsky Rosen Paradox_1964년 벨 논문 영문본
Experimental Realization of Einstein-Podolsky-Rosen-Bohm Gedankenexperiment: A New
Violation of Bell’s Inequalities _1982년 아스펙 그룹 논문 영문본
Experimental Quantum Teleportation_1997년 차일링거 그룹 논문 영문본
위대한 논문과의 만남을 마무리하며
이 책을 위해 참고한 책과 논문들
수식에 사용하는 그리스 문자
노벨 물리학상 수상자들을 소개합니다