학부생을 위한 양자광학

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학부생을 위한 양자광학
제안자
자문교원 이기준
연도 2019
타입 A형 과제
코스 프란시스 크릭
매칭여부 Yes
참여학생수 4
소개동영상

제안 배경

과제 목표

  • 20세기의 물리학의 커다란 업적인 상대론과 양자역학은 각각 극대의 세계와 극미의 세계를 다루는 학문으로서, 일상생활에서 그 효과를 느끼기도 힘들뿐더러 우리의 상식에서 많이 벗어나 있어서 직관적으로 이해하기 어렵다. 하지만 이렇게 시간과 공간이 섞이고 원인과 결과가 섞이는 세계가 실제로 우리가 살고 있는 세상이라면, 이러한 세상의 원리를 학자들의 세계에만 가두어둘 것이 아니라 일반인에게 알기 쉬운 실험과 그 결과에 대한 설명을 통해서 그 원리를 느낄 수 있게끔 다리를 놓아주는 것은 매우 큰 의미가 있을 것이다.
  • 이 과제에서는 먼저 ‘중첩’과 ‘얽힘’등의 양자역학적 개념을 확실히 공부하고 빛의 편광을 이용한 간단한 실험을 통해 양자역학의 본질을 들여다본다. 이후에 뒤늦은 선택 양자지우개, 양자암호전송, 양자 이미징 등 보다 깊은 주제를 다루는 실험을 개발하여, 각각의 실험의 의미를 일반인들이 이해하기 쉽게 설명하는 UCC를 만드는 것을 최종 목표로 한다.


과제 내용

  • 양자역학의 형식적 논리를 공부한다. 스핀 1/2인 입자와 빛의 편광이 모두 C2 공간의 수학으로 기술될 수 있음을 이해한다.
  • 광자의 얽힘을 만들어내는 비선형광학 현상을 공부한다. 특히 BBO결정을 이용한 SPDC (Spontaneous Parametric Down Conversion)현상을 이해하고 실험적으로 구현해본다.
  • 광자들의 얽힘 때문에 생기는 통계적 성질을 이해하고, 뒤늦은선택 양자지우개, 양자 이미징 등의 실험을 수행한다. 우리가 느꼈던 개념상의 어려움을 기록하고, 일반인들에게 쉽게 설명하기 위한 방법을 모색한다.


참고자료

희망학생