2012년 노벨 물리학상 수상자들, 양자역학 신실험 기법 발견 공로

양자컴퓨터·초정밀 시계 개발의 기초

2012년 노벨 물리학상을 공동 수상한 프랑스의 세르주 아로슈와 미국의 데이비드 J. 와인랜드 박사는 양자역학의 새로운 실험 기법을 발견한 공로가 있다.

스웨덴 왕립과학원 노벨상위원회는 9일(현지시간) “두 수상자가 개별 양자 입자를 파괴하지 않은 채 직접 관찰하는 기법을 발견해 양자 물리학 실험의 새 시대를 열었다”면서 “이들의 공로로 개별 양자계의 측정과 조작이 가능해 졌다”고 선정 이유를 밝혔다.

두 사람은 원자(혹은 이온)와 광자로 이뤄진 매우 단순한 양자역학적 시스템을 고안해 양자를 측정하고 조작했다.

그러나 두 사람의 관측 기법은 접근 방법이 정반대여서 흥미를 자아냈다.

미국 국립표준기술연구원(NIST)에 재직 중인 와인랜드 박사는 레이저를 이용해 절대 영도에 가까운 초저온으로 이온을 냉각하는 기술을 집중적으로 연구해왔다.

그는 이 기술을 바탕으로 이온을 가둬 놓은 일종의 덫을 만들고 레이저(광자)를 쏘아 양자 입자를 관찰했다.

와인랜드 박사의 연구 그룹은 원자가 차가울수록 더욱 큰 정밀도를 갖는다는 원리를 바탕으로 지난 2001년 초정밀 시계를 만들기도 했다.

아로슈 교수는 빛의 반사작용을 응용해 매우 정밀도가 높은 거울 안에 단일 광자를 가둬 놓고 원자를 통과시켜 양자를 측정하거나 조작했다.

또 아로슈 교수는 양자역학의 핵심 이론 중 하나인 양자중첩 상태를 규명한 공로도 인정됐다.

양자중첩은 하나의 물체가 동시에 둘 이상의 장소에 존재하는 양자역학의 가장 신비로운 현상 중 하나다.

양자컴퓨터 정보 저장의 최소 단위인 ‘큐비트(Qubit)’는 양자중첩의 원리를 활용해 기존 컴퓨터의 이진법 코드와 달리 0과 1의 정보를 동시에 가질 수 있다.

이는 그만큼 양자컴퓨터가 더욱 많은 정보를 담아낼 수 있어 현재 컴퓨터보다 더욱 빠른 연산 속도를 낼 수 있게 한다.