양자컴퓨터 발전 기여…아스페 등 3명 '노벨 물리학상'

양자컴퓨터·양자통신 초석 놓은 공로

이론으로 존재하던 양자 역학의 ‘얽힘’ 현상을 실험으로 규명한 물리학자 3명이 2022년 노벨 물리학상 수상자로 선정됐다. 최근 주목 받고 있는 양자기술의 중요성을 다시 확인했다는 평가다.

스웨덴 왕립과학원은 4일(한국시간) 양자컴퓨터와 양자통신 기술의 발전에 결정적으로 기여한 존 클라우저 JFC 협회 연구교수(80·미국)와 알랭 아스페 파리 에콜 폴리테크니크 교수(75·프랑스), 안톤 차일링거 오스트리아 빈 대 교수(77·오스트리아)에게 노벨 물리학상을 수여한다고 밝혔다.

노벨위원회는 “양자 얽힘 실험을 진행하면서 벨 부등식 위배를 증명하고 양자 정보 과학을 개척했다”며 수상자 선정 이유를 밝혔다.

양자 얽힘은 멀리 떨어진 두 입자 A, B의 상태가 변할 확률이 서로 긴밀하게 연관된 상태를 말한다. 예를 들어 A가 A'로 변하면 B도 B'로 변한다는 뜻이다.

양자컴퓨터에서는 0과 1이 각각 다른 상태로 변할 확률(0->1, 1->0)이 서로 영향을 주고 받는다는 의미로 설명된다.

벨 부등식은 북아일랜드 출신 물리학자 존 스튜어트 벨(1990년 사망)이 고안한 부등식이다. 양자 역학에서 얽힘 상태와 관련된 이론이다. 벨 부등식이 맞으면 양자 얽힘 현상이 없다는 것이 증명되고, 벨 부등식이 틀리면 양자 얽힘 현상이 있다는 것이 증명된다.

클라우저 교수는 벨 부등식을 1974년 검증했다. 칼슘 원자의 광자 얽힘 상태가 존재함을 자체 설계한 광원(빛)을 통해 증명했다.

아스페 교수는 1982년 클라우저의 실험을 발전시켜 칼슘 원자가 흥분된 상태에서도 얽힌 광자를 방출한다는 것을 발견하면서 클라우저 교수 연구의 일부 헛점을 메웠다.

이어 차일링거 교수는 1990년대 특수 설계한 크리스탈(수정)에 레이저를 쏴 광자 얽힘 상태를 구현하면서 양자 통신의 가능성을 처음 밝혔다.

앞서 2010년에 이 세 사람은 이스라엘의 울프 재단이 수여하는 권위있는 상인 울프상(Wolf Prize)의 물리학상을 공동으로 받은 바 있다.

노벨물리학상 평가위원회는 “이번 물리학상 수상자들은 양자 얽힘의 굉장히 중요한 부분을 밝혀냈으며, 이는 양자 정보과학의 근본적 원리에 대한 해답”이라고 평가했다.

이날 한국과학기술단체총연합회는 서울 역삼동 과총회관에서 노벨물리학상 해설 기자 간담회를 개최했다.

간담회에서 조동현 고려대 교수는 “이 3명의 물리학자의 연구는 오늘날 양자컴퓨터와 양자통신의 이론적 기초가 됐다”고 했다.

노벨 물리학상 상금은 1000만 크로나(약 13억원)이다. 이번 수상자 3명은 상금을 나눠 받게 된다.

이해성/김진원 기자