양자(量子)는 헤아릴 ‘양(量)’에 덩어리나 기본 단위를 뜻하는 접미사 ‘자(子)’가 결합한 용어로, 에너지가 띄엄띄엄 존재하는 기본 단위이자 덩어리를 의미한다.

고전 물리학은 빛의 에너지가 연속적으로 증가한다고 설명하지만, 양자역학은 미시 세계의 에너지가 계단식으로 띄엄띄엄 늘어난다고 본다. 또한 사과의 위치와 속도로 미래를 완벽히 예측하는 고전 역학과 달리, 양자역학에서는 관측이라는 행위가 들어가는 순간 물체의 상태가 무작위로 변한다. 채 교수는 “모든 물질이 파동이면서 동시에 입자라는 것이 양자 역학의 핵심”이라며 “출렁이는 파동은 특정 위치에서 입자가 발견될 확률을 뜻하며, 사진을 찍듯 측정하는 순간 무작위의 한 점으로 나타난다”고 설명했다.이러한 양자 역학의 원리는 이미 실생활에 깊숙이 들어와 있다. 대표적인 사례가 발광다이오드(LED)와 광통신(빛을 이용해 데이터를 주고받는 통신 기술)이다. 열을 빛으로 바꾸는 기존 백열전구와 달리, LED는 물질 내부에 띄엄띄엄 존재하는 에너지 준위(계단)를 이용한다. 채 교수는 “전기를 이용해 에너지를 높여두면 자연스럽게 바닥으로 떨어지며 빛을 내뿜어 고효율 변환이 가능하다”고 설명했다. 광통신 역시 신호 증폭에 양자 원리를 쓴다. 채 교수는 “에너지를 높여둔 물질에 약한 빛이 들어오면, 물질들이 그 빛에 유도돼 일제히 아래로 떨어지며 똑같은 빛을 추가로 뿜어낸다”며 “마치 ‘복사 후 붙여넣기’처럼 빛의 양이 증폭되는 비결”이라고 덧붙였다.​