노벨 물리학상 3명 아니었다면..양자통신·컴퓨터도 없었다

(종합2보) 양자역학의 '얽힘 상태' 실험으로 규명..노벨위원회, 프랑스·미국·오스트리아 과학자 선정

왼쪽부터 노벨 물리학상 수상자, 알랭 아스페 프랑스 파리 사클레대 교수(75), 존 클라우저 미국 버클리대 전 교수(80), 안톤 차일링거 오스트리아 비엔나대 교수(77). / 사진=노벨위원회

올해 노벨 물리학상은 양자역학적으로 '얽힘 상태'(Entangled States)를 발견한 과학자 3명에게 돌아갔다. 이번 발견은 양자통신·컴퓨터 등 양자 정보를 기반으로 하는 새로운 기술을 여는 데 기여한 공로를 인정 받았다.

스웨덴 왕립과학원 노벨위원회는 4일(현지시각) 2022년 노벨 물리학상 수상자로 알랭 아스페 프랑스 파리 사클레대 교수(75), 존 클라우저 미국 버클리대 전 교수(80), 안톤 차일링거 오스트리아 비엔나대 교수(77)를 선정한다고 밝혔다.

노벨위원회는 "얽힌 양자 상태를 활용해 두 개의 입자가 분리돼 있어도 하나의 단위처럼 행동하는 획기적인 실험을 수행했다"며 "이들이 만든 결과는 양자 정보를 기반으로 하는 새로운 기술의 길을 열었다"고 밝혔다.

양자 얽힘이란 고전물리학에서도 설명할 수 없는 현상으로, 입자들의 상관관계를 나타내는 양자역학적 상태를 말한다. 원자보다 작은 두 개 이상의 입자가 거리와 무관하게 공통된 양자상태로 연결되는 현상이다.

예컨대 우리가 알고 있는 세상에선 동전 두 개를 던지면 4가지 경우의 수가 나온다. 모두 독립적 사건이기 때문이다. 하지만 양자역학 세계에선 거리와 무관하게 한쪽의 결과(앞·뒤)에 따라 다른 쪽의 결과(앞·뒤)가 결정(얽힘, 독립적이지 않은 상태)될 수 있다. 이를 양자 얽힌 현상이라 일컫는다.

이 현상은 알버트 아인슈타인과 에르빈 슈뢰딩거를 통해 이론적으로 증명됐다. 그러나 수십 년간 이론을 실험적으로 증명하진 못했다. 하지만 영국의 물리학자 존 스튜어트 벨은 '벨 부등식'을 통해 이 현상을 증명할 실마리를 제공했다. 올해 노벨 물리학상 수상자는 이같은 벨의 이론을 실험으로 구현해 양자 얽힘 현상을 증명해 양자 통신·컴퓨터 등의 가능성을 열었다.

올해 노벨 물리학상은 양자역학적으로 '얽힘 상태'(Entangled States)를 발견한 과학자 3명에게 돌아갔다. / 사진=노벨위원회

임현식 동국대 교수(응집물질물리 전공)는 이날 머니투데이에 "올해 노벨 물리학상 수상자는 이론적 수준에 불과했던 양자역학의 얽힘 상태를 실험으로 증명한 공로를 인정받았다"며 "이는 현존하는 양자 통신·컴퓨터 기술의 근간이 됐다고 말할 수 있다"고 설명했다.

노벨 물리학상 수상자는 메달과 증서가 수여된다. 또 상금 1000만 스웨덴 크로나(약 13억원)를 나눠 받게 된다. 노벨상은 1901년 알프레드 노벨의 유언에 따라 제정된 상으로, 과학 분야는 미지의 영역을 개척해 인류에 가장 크게 기여한 연구에 시상한다.

올해 시상식은 관례대로 노벨의 기일(12월 10일)의 주간에 스웨덴 스톡홀롬에서 열린다. 코로나19 팬데믹으로 온라인 행사로 대체됐던 2020년과 2021년의 수상자들도 이번에 함께 참석할 예정이다.

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김인한 기자 science.inhan@mt.co.kr

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