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이름:크리스토퍼 C. 게리 (Christopher C. Gerry)

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2026년 3월 <양자광학 개론 2/e>

크리스토퍼 C. 게리(Christopher C. Gerry)

뉴욕 시립대학교 레만 칼리지(Lehman College)의 물리학과 교수다. 양자광학에 군론 기법을 처음 도입한 학자 중 한 명으로, 이 분야에서 존경받는 연구자이자 강사다. 전공자와 연구자를 위한 책뿐만 아니라 일반 독자를 위한 책도 저술했다.
  

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저자의 말

<양자광학 개론 2/e> - 2026년 3월  더보기

이 책의 초판은 2005년에 출간됐는데, 광자장의 본성과 근본적인 수준에서 개념과 아이디어에 집중하여 원자와 빛의 상호작용에 관심 있는 학생들이 이해할 수 있는 교재가 되기를 의도했다. 이 분야는 그때 막 시작 단계였고, 지난 20년간 빛의 양자적 본성과 얽힘 등에서 중요한 통찰과 함께 크게 도약했다. 2022년 노벨 물리학상이 양자광학적 얽힘에 대한 업적으로 알랭 아스페(Alain Aspect), 존 클라우저(John Clauser), 안톤 차일링거(Anton Zeilinger)에게 주어진 것은 이 분야가 현대물리학에서 계속해서 핵심적인 역할을 수행한다는 것을 강조한다. 이 책에서 필자가 다루는 양자광학은 이제 많은 대학교에서 일부의 대학교 고학년 학생과, 그보다 훨씬 더 많은 대학원생을 위한 강의로 개설된다. 이 교재는 양자역학 수업을 이수한 양자광학 수강생을 위해 설계됐다. 하지만 슈미트 분해와 같이 이전에 보지 못했을 수도 있겠지만 얽힘을 설명하기에 쓸모 있는 핵심 내용과 양자 측정 이론의 핵심 아이디어에 대해서도 다룬다. 이 책에서는 양자화된 전자기장에 대해 계속해서 엄청나게 강조한다. 초판과 마찬가지로, 이 책의 주제는 공진기의 단일모드 장 양자화, 다중 모드 장 양자화, 양자 위상, 결맞은 상태, 위상공간의 준확률적 분포, 원자-장 상호작용, 제인스-커밍스 모형, 양자 결맞음 이론, 빛살가르개와 간섭계, 압착상태를 비롯한 비고전적 장 상태, 하향변환에서 생성된 얽힌 광자를 사용한 국소적 실재론의 시험, 공진기 양자전기역학의 실험적 구현, 이온 포획, 결어긋남, 양자정보처리에의 응용, 특히 양자 암호에 대한 응용을 소개하는 것들을 포함한다. 필자는 교재의 많은 부분을 갱신했으며, 2장에서는 양자 위상 연산자, 3장에서는 광자 수 홀짝성 연산자와 위그너 함수 사이의 관계에 대한 자세한 논의, 6장에서는 빛살가르개와 간섭계에 대한 설명을 대폭 확장하여 임의로 주어진 수 상태 입력에 대해 빛살가르개의 출력 상태를 구하는 방법을 자세히 다루는 등, 새로운 절을 추가했다. 이 장은 또한 빛살가르개와 간섭계의 설명에 대한 슈윙거 구현에서 SU(2)(각운동량) 형식체계를 사용한 논의도 포함한다. 이 장의 연습문제들은 대폭 개정됐다. 7장에서는 가우스 상태와 비가우스 상태의 구분, 그 구분의 중요성에 대한 설명을 추가했고, 짝 결맞음 상태라고 하는 두 모드 비가우스 상태의 특정한 사례에 관한 절을 추가했다. 빛살가르개의 얽힘 생성에 관한 절과 가우스 상태에 광자 수준 작용을 통한 양자상태 조작에 관한 절도 추가했다. 8장에서는 가상의 빛살가르개를 사용해 손실을 모형화하는 절을 추가했는데, 여기서는 이 기법을 수 상태에 어떻게 적용할 수 있는지 보여준다. 결어긋남에 관한 절은 이 관점에서 새로 작성했다. 11장에서는 신호불가 정리와 복제불가 정리에 관한 절을 추가했다. 또한 압착된 진공상태가 결맞은 상태와 섞여서 N00N 상태라고 하는 중첩상태를 생성하는 양자광학적 간섭계 실험에 관한 절도 추가했다. 결맞은 광을 사용한 간섭계 실험에서 광자 수 홀짝성을 관측가능량으로 사용하는 것에 관한 절도 추가했다. 양자 난수 생성(QRNG, quantum random number generation)에 관한 절에서는 난수 생성을 위해 약하게 만든 레이저 빛에 대한 광자 수 홀짝성 연산자의 측정과 이 아이디어에 연관되어 수행된 실험에 관한 논의를 추가했다. 필자는 양자광학에 집중하고, 양자정보처리로 확장해서 엄청나게 많이 다루려는 유혹에는 저항하기로 결정했는데, 이 분야는 따로 발전했기에, 탁월한 전문 서적에서 잘 다룬다. 이론가로서 필자는 실험을 자세히 다루는 것이 부적절할 수 있고, 기초 이론적인 아이디어에 집중하는 편이 더 좋다고 느꼈다. 이 책은 많은 연습문제, 읽을거리에 대한 추천, 학생들이 읽어보면 유익할 것이라고 생각하는 핵심적인 논문에 대한 포괄적인 참고문헌을 포함한다. 2판을 작업하면서 전 세계에 있는 동료들로부터 받은 의견은 모두 가치를 따질 수 없이 귀중하며, 이 교재가 현시대의 물리학에 있어 두근거리는 부분에 대한 유용한 안내서로 계속 존재하기를 바란다.

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