SCIENCE 3D | 한 알씩 하는 이중 슬릿 (단일 양자 간섭)

무슨 일이 일어났나

빛 알갱이나 전자를 한 번에 하나씩만 두 틈으로 보내도, 오래 쌓으면 밝고 어두운 줄무늬가 나타납니다 — 알갱이 하나가 자기 자신과 간섭하는 셈입니다.

MagLab 에 따르면 토머스 영은 1801 년 간섭 실험을 시작해, 두 빛줄기가 겹치면 밝고 어두운 줄무늬가 생긴다는 것을 보였습니다.

NIST 의 2014 년 논문은 한 줄로 늘어선 단일 광자 검출기로, 낱낱의 알갱이가 많이 닿은 뒤에야 파동 같은 무늬가 드러나는 과정을 지켜보았습니다.

시뮬레이터(500 nm, 틈 사이 0.25 mm, 화면 1 m)에서 줄 간격은 2.00 mm 이고, 2 만 개를 쌓은 막대그래프는 |ψ|² 곡선을 그대로 따라갑니다.

검출기로 어느 틈을 지났는지 살펴보게 하면 줄무늬가 사라지고, 틈 하나가 만드는 폭 20.0 mm 의 넓은 띠만 남습니다.

💡 생활 속 예시

비눗방울이나 물 위에 뜬 기름막의 무지갯빛은 빛이 얇은 막의 두 면에서 되비쳐 겹치며 생긴 간섭 무늬입니다.
밤에 촘촘한 망사 커튼 너머로 먼 가로등을 보면 불빛 둘레에 점무늬가 퍼져 보이는데, 촘촘한 틈을 지난 빛이 겹쳐 생긴 무늬입니다.

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한 번에 알갱이 하나씩 오면 간섭할 짝이 없으니 줄무늬가 생길 수 없다.
NIST 의 2014 년 이중 슬릿 논문은 단일 광자 검출기 줄로, 낱낱의 알갱이가 많이 닿은 뒤 뚜렷한 파동 무늬가 드러나는 것을 지켜보았습니다. 출처

누가 왜 찾았나

MagLab 에 따르면 토머스 영은 1801 년 빛의 간섭 실험을 시작해 밝고 어두운 줄무늬를 보였습니다. 두 세기 뒤 광자를 하나씩 내는 광원 개발을 이끄는 NIST 는, 2014 년 논문에서 한 알씩 와 닿는 광자가 쌓여 그 줄무늬가 생겨나는 과정을 시간 순서대로 재었습니다.

확인된 값

토머스 영이 빛의 간섭 실험을 시작한 해: 1801 출처
두 빛줄기가 겹치면 밝고 어두운 줄무늬가 생긴다: light and dark fringes 출처
알갱이 하나하나가 많이 쌓인 뒤 파동 무늬가 드러난다 (NIST 2014 논문): pattern after many impacts 출처
한 줄로 늘어선 단일 광자 검출기로 무늬가 생겨나는 모습을 봄: linear detector array 출처
그 NIST 논문이 나온 날: 2014-04-28 출처
NIST 는 광자를 하나씩 내는 광원 개발을 이끄는 곳: single-photon sources 출처
양자점이 한 번 이완할 때마다 적외선 광자 하나를 낸다: one photon per relaxation 출처

교육과정에서는

한국 2022 · 전자기와 양자 · 양자와 미시세계 [12전자03-01]

출처

https://micro.magnet.fsu.edu/optics/timeline/people/young.html(확인 2026-11-12)
https://www.nist.gov/publications/time-resolved-double-slit-interference-pattern-measurement-entangled-photons(확인 2026-11-12)
https://www.nist.gov/news-events/news/2011/10/nist-quantum-dot-helps-scientists-see-quantum-mechanics-work(확인 2026-11-12)

한 알씩 하는 이중 슬릿 (단일 양자 간섭)