'디지털' 뛰어 넘는 '양자 컴퓨터' 개발 길 열어
세르주 아로슈 프랑스 콜레주드프랑스 교수(68)와 데이비드 와인랜드 미국 표준기술연구소 박사(68)가 올해 노벨물리학상 수상자로 선정됐다.

스웨덴 노벨위원회는 물리학에서 에너지를 측정하는 기본 단위 개념인 양자를 직접 관찰하고 이를 제어하는 방법을 개발한 업적을 인정해 두 사람을 수상자로 정했다고 9일 발표했다.

양자는 눈으로 볼 수 없는 수십 나노미터(㎚,1㎚는 10억분의 1m) 크기의 미시 세계에서 벌어지는 물리 현상을 측정하는 단위다. 원자, 전자 등은 물론 빛(광자)까지도 최소 단위의 에너지로 나눠 구분한다. 물리학상을 수상한 두 사람은 광자, 원자 등 서로 다른 양자가 중첩돼 영향을 주는 이른바 ‘양자 얽힘(quantum entanglement)’을 측정하고 제어하는 기초적인 방법을 개발했다. 아로슈 교수는 거울 사이에 빛의 입자인 광자를 잡아두고 여기에 원자를 하나씩 보내 각 양자의 상태를 관찰하는 데 성공했다. 와인랜드 박사는 원자 이온 하나를 잡아둔 후 레이저 빛을 이용해 이를 제어하는 기술을 개발했다.

노벨위원회는 “두 사람은 서로 다른 양자들을 파괴하지 않은 채 직접 관찰하는 기법을 시연해 양자물리학 실험의 새 시대를 열었다”며 “개별 양자계(individual quantum systems)의 측정 및 조작을 가능하게 하는 획기적 실험 기법”이라고 소개했다. 수상 소식을 들은 아로슈 교수는 “상을 받을 거라고 예상하지 못했는데 믿기 어렵다. 감격스럽다”고 소감을 말했다.

이들의 연구는 현재 개발 중인 양자컴퓨터 개발에도 응용할 수 있다. 아로슈 교수 밑에서 박사학위를 받은 제원호 서울대 물리학과 교수는 “현재 사용하는 디지털 컴퓨터가 트랜지스터를 이용해 1과 0 두 가지 신호를 구분하는 방법인 반면, 양자를 이용하면 0, 1이 중첩된 상태까지 동시에 표시할 수 있어 컴퓨터 계산 능력을 획기적으로 높일 것”이라고 설명했다.

김태훈 기자 taehun@hankyung.com

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