【파이낸셜뉴스 수원=장충식 기자】 국내 연구진이 양자역학 시뮬레이션과 인공지능을 활용해 금속 할로겐화물 신소재를 탐색·설계하는 기술을 개발했다. 이에 따라 태양전지나 디스플레이 소재 등 금속 할로겐화물 기반 어플리케이션 설계에 널리 활용될 수 있을 것으로 기대된다. 30일 아주대학교는 아주대·한양대·한국세라믹기술원 공동 연구팀이 제일원리 양자역학 시뮬레이션과 인공지능을 기반으로 한 금속 할로겐화물 신소재 설계 기술을 개발했다고 밝혔다. 해당 내용은 '할로겐화물 페로브스카이트 유도체에 대한 고속 스크리닝 및 Cs3LuCl6의 합리적 설계 (High-Throughput Screening on Halide Perovskite Derivatives and Rational Design of Cs3LuCl6)'라는 논문으로 에너지 분야 권위지 'ACS 에너지 레터스(ACS Energy Letters)' 8월호에 게재됐다. 조성범 아주대 교수(첨단신소재공학과)와 한양대 임원빈 교수(신소재공학부), 한국세라믹기술원 고현석 박사가 함께 참여했다. 실험적인 합성을 통해 미지의 화학 공간을 탐색하는 것은 고체 물질 분야의 연구에서 필수적이다. 그러나 미지의 화학 공간을 탐색하는 것은 상당히 시간과 노력을 요구하는 작업으로, 특히 소재군이 복잡한 구조적 특징을 가지면 그 어려움이 더 크다. 우수한 광전자 특성을 지니고 있어 태양전지나 디스플레이의 소재로 주목받고 있는 금속 할로겐화물 역시 그러한 소재군 중 하나다. 이 소재는 페로브스카이트 및 그 유도체로 만들어질 수 있으며, 이러한 소재는 빛과 잘 상호작용할 수 있는 밴드 특성 때문에, 태양전지와 LED(Light emitting diode) 등의 광전자소자 분야에서 주목받고 있다. 금속 할로겐화물 페로브스카이트의 경우 일반적으로 심플한 ABX3 조성을 가진다. 이러한 페로브스카이트에 구조적 결함 혹은 왜곡이 발생하면 유도체가 형성되며, 그 유도체들의 조성은 A2BX4, A2BX6, A3BX6, A3B2X9 등으로 다양하다. 조성에 따라 형성될 수 있는 결정 구조가 달라지며, 활용 방안 역시 각기 다양하다. 아주대 공동 연구팀은 양자역학 시뮬레이션과 인공지능을 활용하여 합성될 수 있는 금속 할로겐화물들을 예측함으로써 페로브스카이트 유도체들에 대한 비밀을 밝혀냈다. 또 이를 통해 새로운 소재를 설계하고 실험적으로 검증함으로써 미지의 화학 공간을 탐색하는 기술을 개발했다. 연구팀은 정밀한 밀도범함수이론(Density Functional Theory) 계산 방법론을 통해 금속 할로겐화물 유도체 탐색 가능성에 대해 검증했으며, 이후 소재 데이터베이스 기반으로 학습된 인공지능 모델을 활용하여 약 2000개의 구조에 대한 물성을 신속하게 예측하였다. 연구팀은 이러한 예측들을 기반으로 기존에 알려지지 않았던 새로운 금속 할로겐화물들을 발견할 수 있었다. 또 공동 연구팀 중 임원빈 교수가 이끄는 한양대학교 연구팀은 이번에 새롭게 발견된 금속 할로겐화물 중, Cs3LuCl6를 실험적으로 합성했다. 임 교수팀은 기존 LED에 쓰이고 있는 납 할로겐화물 페로브스카이트보다 열적 안정성이 우수한 백색 LED를 성공적으로 구현하는 데 성공했다. 조성범 아주대 교수는 "이번 연구를 통해 이전에 알려지지 않았던 금속 할로겐화물 페로브스카이트 유도체들의 화학 공간 정보를 제시, 소재 선정에 있어 새로운 척도를 제공할 수 있게 됐다"며 "앞으로 고신뢰성 LED를 포함한 디스플레이 등 금속 할로겐화물 기반 어플리케이션 설계에 새로운 가능성을 제시할 것으로 전망한다"고 말했다. 한편 이번 연구는 한국연구재단, 과학기술정보통신부, 삼성미래육성재단의 지원을 통해 수행됐다. jjang@fnnews.com 장충식 기자

[파이낸셜뉴스] 윤석열 대통령이 27일 미래 전략 과학기술인 양자역학 분야에 많은 투자를 하겠다는 계획을 밝힌 가운데 청년 과학자들의 적극적인 참여를 당부했다. 특히 윤 대통령은 양자역학 분야를 연구할 청년 과학자들에게 "일자리와 고용 불안정성에 시달리지 않도록 정부가 뒷받침을 잘하겠다"고 강조했다. 윤 대통령은 이날 서울 동대문디자인플라자에서 열린 '양자과학기술 현재와 미래의 대화'에 참석해 세계적인 석학 및 미래세대들과 함께 양자과학기술에 대한 논의를 하면서 "정부에서 과학정책을 운영하는데 있어 박사님들의 고견을 잘 반영해 양자역학 분야에 많은 투자를 하겠다"며 이같이 말했다고 이도운 대변인이 서면브리핑을 통해 전했다. 아울러 윤 대통령은 "우리 청년 과학자들도 현실적으로 쉽지 않겠지만 여기에 관심을 많이 가져 달라"며 양자역학 분야 연구에 나서줄 것을 호소했다. '과학을 사랑해야 한다', '젊은 시절 늘 고용 불안정성에 시달렸지만, 일생을 걸고 연구한다는 그 자세가 중요하다'는 석학들의 말을 언급한 윤 대통령은 "우리에게 큰 통찰을 주는 것 같다"고도 말했다. 30대부터 80대까지 다양한 계층으로 구성된 양자 석학들과의 대화에서 윤 대통령은 ""양자과학은 한 국가가 단독으로 연구할 수 없고, 많은 국가의 인재들이 서로 협업해 연구해야 한다"며 "우리나라에서도 관심 있는 연구자들이 국제사회와 힘을 합치고 연대해 연구 성과를 내려면 어떻게 하는 것이 효과적인가"라고 석학들에게 질문했다. 이에 전문가들은 인적 네트워크 교류를 위한 장학금 등 지원방안 마련과 다양한 분야의 전문가들이 모이게 할 전략이 필요하다고 답했다. 최순원 MIT 교수는 "양자과학기술은 네트워크가 필요하다. 인재 육성을 위해선 인재 교류가 굉장히 중요하다"며 "우리 학생들이 장학금 제도나 국가 제도를 통해 해외에서 공부를 하는 것이 네트워크를 이루고 첨단기술을 배울 수 있는 가장 빠른 길이다. 해외에서도 한국으로 진출하고 싶어하는 연구 그룹이 많아 이들이 한국에 진출할 수 있게 정부에서 제도적인 방안을 마련하면 좋을 것 같다"고 말했다. 존 마르티니스 U.C. 산타바바라대 교수는 "양자과학 커뮤니케이션 구축을 위해 물리학자, 수학자, 소프트웨어 엔지니어 등이 필요하다"며 "지금이 이같은 팀을 꾸리는 적기이며, 국가적 전략을 갖춰야 한다"고 강조했다. 윤 대통령이 광범위한 양자과학 분야 중 국가가 전략적으로 투자할 분야가 무엇인지 묻자, 마르티니스 교수는 '양자 컴퓨터 개발'을 제시했다. 마르티니스 교수는 "양자 컴퓨터를 슈퍼컴퓨터처럼 이용한다면 환경, 에너지 등 사회문제를 해결하는 데에 기여할 수 있을 것"이라고 답변했다. 마르티니스 교수는 질문을 거듭하는 윤 대통령을 향해 "국가 정상 중에서 양자과학에 이렇게 관심이 많은 정상은 처음"이라고 평가하기도 했다. 양자과학 분야에 대한 정부의 연구개발 투자 방향에 대한 윤 대통령의 질문에 김정상 듀크대 교수는 "R&D를 선도하려먼 남들이 안 하는 것을 해야 된다"고 답했다. 미국 DARPA(국방고등연구계획국)와 같은 기관들이 불가능할 것 같은 과제를 추진하는 경우가 많듯이, 도전적인 과제를 많이 하다 보면 창의적인 일과 새로운 기회를 창출한다는 것이다. 2022년 노벨 물리학상을 수상한 존 클라우저 교수는 "제가 양자역학을 오랫동안 해 왔지만 아직 잘 모르겠다"면서도 "연구를 할 때 '기초공부를 잘해야 한다'는 부친의 조언이 큰 도움이 됐다"고 말했다. 빠르게 발전하는 방법은 없다고 단언한 클라우저 교수는 "기초공부가 탄탄한 교육이 중요하다. 시간이 많이 걸리더라도 교육에 많은 투자를 할 것을 권장한다"고 강조했다. *양자기술이란? 물질의 최소단위인 원자와 그 주위를 맴도는 전자를 건드려 양자화 시켜 서로 겹치거나 엉키게 만드는 기술이다. 이로써 '0'과 '1'로 구분되는 전산 작업이 0과 1 사이에 무궁무진한 경우의 수를 만들어내, 연산 속도를 기하급수적으로 높여준다.  이 때문에 레이더에 잡히는 적국의 비행기가 기존 컴퓨터로는 하나의 점으로 보이는 것에 불과하지만, 양자기술이 적용된 레이더로 탐지할 경우 비행기의 모습까지 구현해낼 수 있다. 복잡한 연산 탓에 양자기술이 적용된 암호는 해석이 불가능하다. 이 때문에 양자기술은 미래를 바꿀 '게임 체인저'로 불린다. hjkim01@fnnews.com 김학재 기자

[파이낸셜뉴스] 올해의 노벨물리학상은 양자컴퓨터가 세상에 나올 수 있도록 이론을 검증해 낸 물리학자 3명에게 돌아갔다. 스웨덴 카롤린스카 연구소 노벨위원회는 4일(현지시간) 2022년 노벨물리학상 수상자로 프랑스 파리 사클레대 알랭 애스펙트 교수와 미국 존 클로저 협회 창립자인 존 F 클라우저, 오스트리아 빈대 안톤 자일링거 교수를 선정했다고 발표했다. 노벨위원회는 이들을 선정한 이유와 관련해 "이들은 얽힌 양자 상태를 사용해 두 개의 입자가 각각 분리돼 있어도 단일 단위처럼 행동하는 획기적인 실험을 진행해 양자 정보를 기반으로 하는 새로운 기술의 길을 열었다"고 말했다. 양자 이론이 양자 기술로 넘어오면서 양자컴퓨터와 양자암호통신이 세상에 나오게 됐다. 또한 양자기술이 정보통신기술과 결합하면서 기존의 기술을 뛰어넘었다. 미국과 중국에서 군사용으로 개발한 양자레이더는 기존의 스텔스 기능을 무력화할 수 있으며, 양자암호통신은 그 어떤 해킹도 막을 수 있다. 이들 3명은 그동안 강력한 노벨물리학상 수상 후보자로 회자돼 왔다. 성균관대 정연욱 나노공학과 교수는 "받을 만한 사람이 받았다는 것에 이견이 없다"며 "양자 역학의 얽힘 현상이 세상에 존재하는 것인지를 증명한 연구자들"이라고 말했다. 클라우저는 벨의 부등식이 위배된다는 점을 증명하며 기존 고전 양자역학 이론이 성립함을 증명했다. 또 애스펙트 교수는 1982년 이런 허점을 채우는 연구를 진행했다. 자일링거 교수는 양자 순간이동 현상을 시연해 세계 최초로 양자통신 실험에 성공했다. 양자 기술의 핵심 원리는 '양자 얽힘' 현상이다. 동전이 두개를 던져 앞면과 뒷면이 나오는 경우의 수를 따지면 4가지다. 하지만 양자역학에서는 동전 두개가 서로 얽혀있으면서 먼저 던지는 동전이 앞면이 나오면 뒤에 던지는 동전도 앞면이 나오게 할 수 있다. 이를 통해 서로의 거리가 아무리 멀리 떨어져 있다해도 반대편에 있는 동전도 알 수 있다. 고려대 물리학과 조동현 교수는 "양자 얽힘 현상은 양자컴퓨터의 근간이 되는 현상으로 양자 역학에서만 나오는 특별한 물질의 상태"라고 설명했다. 한편, 올해 노벨물리학상 수상자 3명은 1000만 스웨덴 크로나(약 13억여원)의 상금을 나눠 갖는다. 시상식은 알프레드 노벨의 기일인 12월 10일 스웨덴 스톡홀름에서 열리며, 올해에는 신종 코로나19로 시상식이 비대면 개최되거나 축소됐던 2020년과 2021년 수상자까지 참석해 진행한다. 노벨물리학상은 1901년부터 2022년까지 116번, 총 221명이 수상했다. 미국 물리학자인 존 바딘 박사가 1956년 반도체 연구와 트랜지스터 개발에 기여한 공로로, 1957년 초전도이론을 완성한 공로로 지금껏 유일하게 두차례 수상했다. 역대 노벨물리학상 수상자 중 최고령자는 2018년에 수상한 아서 애쉬킨 미국 코넬대학교 물리학 교수로 당시 96세였다. 최연소자는 1915년에 수상한 오스트레일리아 태생의 영국 물리학자인 윌리엄 로렌스 브래그로 당시 25세였다.  monarch@fnnews.com 김만기 기자

SK케미칼이 양자 역학 기술 기반 인공지능(AI) 신약 개발 업체 인세리브로와 협약을 맺고 공동으로 신약 개발을 추진한다고 11일 밝혔다. 인세리브로는 양자역학 기반 분자 모델링 기술과 AI 플랫폼을 바탕으로 특정 질환에 대한 신약 선도·후보 물질을 도출하는 역할을 맡는다. SK케미칼은 인세리브로가 도출한 후보물질에 대한 초기 약효평가에서부터 비임상, 임상 등 후보물질의 검증 전반과 신약개발의 인허가, 생산 등의 역할을 담당한다. 인세리브로는 고려대학교 생명정보공학과 조은성 교수가 창업한 기업이다. 조 대표가 미국슈뤼딩거 재직 시 개발한 분자 모델링 기술을 더욱 정교하게 업그레이드한 독자 플랫폼 'MIND'를 보유하고 있다. 기존 AI 신약 개발 업체와 달리 '양자 역학' 기술을 적용해 후보물질의 약물 친화도와 적중률을 한층 높여주는 솔루션을 제공할 수 있는 차별성을 지닌 것으로 평가받고 있다. MIND는 인공지능과 분자모델링을 결합한 신약 개발 플랫폼으로, 분자모델링 기술 'QM/MM 도킹', '워터 파마코포어'를 바탕으로 AI가 능동 학습을 진행하는 등 분자모델링 기술과 인공지능이 유기적으로 새로운 신약 후보물질을 찾아내는 형태다. 'QM/MM 도킹' 은 분자 도킹 모델링을 양자역학 방식으로 계산, 기존 양자 차원의 현상을 고려하지 못했던 요소까지 분석해 정확한 예측을 가능케 하는 기술이다. '워터 파마코포어'는 단백질 구조와 물 분자와의 상호작용을 분자동역학 시뮬레이션을 통해 분석하고 결합 가능한 화합물의 형태와 구조를 유추, AI가 학습 가능하도록 정보를 제공하는 기술이다. SK케미칼 측은 인체 내 단백질과 약물 간의 상호작용이 수용액 상태에서 이뤄지기 때문에 보다 정확하고 효율적인 신약 개발이 이뤄질 것으로 내다봤다. SK케미칼 김정훈 연구개발센터장은 "신약 개발 과정에서 도킹 등 모델링은 분자, 양자 수준의 미세한 차이로 인해 후보물질을 도출하고 검증하는 데 많은 시행 착오를 겪고 있는 분야 중 하나"라며 "인세리브로의 차별화된 기술을 통해 보다 정확하고 신속한 신약 후보 물질 발굴을 진행할 수 있을 것"이라고 말했다. 강중모 기자

[파이낸셜뉴스] SK케미칼이 양자 역학 기술 기반 인공지능(AI) 신약 개발 업체 인세리브로와 협약을 맺고 공동으로 신약 개발을 추진한다고 11일 밝혔다. 인세리브로는 양자역학 기반 분자 모델링 기술과 AI 플랫폼을 바탕으로 특정 질환에 대한 신약 선도·후보 물질을 도출하는 역할을 맡는다. SK케미칼은 인세리브로가 도출한 후보물질에 대한 초기 약효평가에서부터 비임상, 임상 등 후보물질의 검증 전반과 신약개발의 인허가, 생산 등의 역할을 담당한다.  인세리브로는 고려대학교 생명정보공학과 조은성 교수가 창업한 기업이다. 조 대표가 미국슈뤼딩거  재직 시 개발한 분자 모델링 기술을 더욱 정교하게 업그레이드한 독자 플랫폼 'MIND'를 보유하고 있다.  기존 AI 신약 개발 업체와 달리 ‘양자 역학’ 기술을 적용해 후보물질의 약물 친화도와 적중률을 한층 높여주는 솔루션을 제공할 수 있는 차별성을 지닌 것으로 평가받고 있다. MIND는 인공지능과 분자모델링을 결합한 신약 개발 플랫폼으로, 분자모델링 기술 'QM/MM 도킹', '워터 파마코포어'를 바탕으로 AI가 능동 학습을 진행하는 등 분자모델링 기술과 인공지능이 유기적으로 새로운 신약 후보물질을 찾아내는 형태다.  'QM/MM 도킹' 은 분자 도킹 모델링을 양자역학 방식으로 계산, 기존 양자 차원의 현상을 고려하지 못했던 요소까지 분석해 정확한 예측을 가능케 하는 기술이다. '워터 파마코포어'는 단백질 구조와 물 분자와의 상호작용을 분자동역학 시뮬레이션을 통해 분석하고 결합 가능한 화합물의 형태와 구조를 유추, AI가 학습 가능하도록 정보를 제공하는 기술이다.  SK케미칼 측은 인체 내 단백질과 약물 간의 상호작용이 수용액 상태에서 이뤄지기 때문에 보다 정확하고 효율적인 신약 개발이 이뤄질 것으로 내다봤다.  SK케미칼 김정훈 연구개발센터장은 “신약 개발 과정에서 도킹 등 모델링은 분자, 양자 수준의 미세한 차이로 인해 후보물질을 도출하고 검증하는 데 많은 시행 착오를 겪고 있는 분야 중 하나”라며 “인세리브로의 차별화된 기술을 통해 보다 정확하고 신속한 신약 후보 물질 발굴을 진행할 수 있을 것”이라고 말했다.  vrdw88@fnnews.com 강중모 기자

[파이낸셜뉴스]   "물질이 입자와 파동의 특징을 함께 갖고 있다" 1928년 덴마크의 물리학자 닐스 보어가 제안한 양자역학의 핵심 전제이자, 그동안 검증하지 못한 ‘상보성의 원리’다. 국내 연구진이 꼽혀온 파동-입자 정량적 상보성을 직접 개발한 관측장비로 검증해 약 100년 만에 양자역학의 난제를 해결하는 계기가 마련됐다. 기초과학연구원(IBS)은 분자 분광학 및 동력학 연구단 조민행 연구단장·윤태현 연구위원 연구팀이 양자 물체의 정량적 상보성을 실험적으로 검증했다고 19일 밝혔다. 상보성의 원리는 양자역학의 기본 틀이 됐지만, 입자와 파동의 배타적 특성 때문에 두가지 특성을 한가지 실험 장치에서 동시에 관찰하기 어려워 정성적 관계로만 이해됐다. 상보성 원리와 파동-입자의 이중성을 검증하려면 파동성과 입자성을 각각 측정할 수 있는 양자역학적 복합시스템이 필요하기 때문이다. 최근 양자컴퓨터 실현이 초읽기에 들어설 만큼 양자과학이 진보했지만, 양자역학과 관련해선 설명되지 않은 이같은 난제가 존재했다. 국내 연구팀은 양자 물체의 얽힘 정도를 조절할 수 있는 ‘얽힌 비선형 광자쌍 광원(ENBS)’을 개발했다. 실험을 통해 양자 물체의 파동성과 입자성을 상보적 관계의 틀 안에서 실험적으로 조절하는 것이 가능하다는 것을 밝혀냈다.  연구팀은 두 특성의 얽힘정도를 조절하는 방식으로 배타적 성질 모두를 하나의 장치로 측정 가능하다는 것을 확인했다.  이번 연구결과는 상보성의 원리의 제안 이후 약 100년 만에 파동-입자 상보성의 정량적 관계를 측정해냈다는 점에서 학술적 의미가 크다. 윤태현 연구위원은 “미지의 영역으로 남아있는 여러 양자역학적 난제를 해결할 실마리를 찾을 수 있을 것”이라고 말했다. 조민행 단장은 “1965년 노벨물리학상을 수상한 리차드 파인만은 ‘양자역학의 본질은 이중틈(double-slit) 실험의 이해에 있다’는 말을 남겼다”며 “앞으로 IBS 분자 분광학 및 동력학 연구단은 새롭게 제안한 양자 얽힘 장치를 이용하여 양자역학의 신비로운 특성들을 좀 더 깊게 연구할 예정”이라고 밝혔다. 이번 연구결과는 국제학술지 사이언스 어드밴시스(Science Advances) 온라인 판에 실렸다. spring@fnnews.com 이보미 기자

[파이낸셜뉴스] 과학을 쉽고 재미있게 동영상으로 소개하는 과학동영상 공모전에서 권도민 학생의 '상상을 멋진 현실로 만드는 양자역학'이 대상을 수상했다. 국립과천과학관은 3일 국립과천과학관 미래상상SF관에서 '2019 과학동영상 공모대회' 시상식을 개최했다. 과학을 주제로 1분 내외의 영상을 제작하는 이번 대회에는 총 188개 작품이 참가했으며 전문가의 심사를 거쳐 25개의 우수 동영상이 선정됐다. 대상에 선정된 고등학생 권도민 군의 '상상을 멋진 현실로 만드는 양자역학'은 양자역학이 활용될 수 있는 다양한 사례를 밝은 분위기와 빠른 속도의 영상으로 보여줘 막연하게 느껴지는 양자역학이 우리 삶과 동떨어져 있지 않음을 표현했다는 평가다. 이외에도 태양광 바람개비를 만드는 과학 실험을 가족과 함께 진행하거나, 모기에게 물리면 왜 간지러운지, 또는 몸이 아플 때 낮보다 밤에 더 아픈 이유와 같이 일상과 연계된 과학적 상식이나 과학에 얽힌 재미있는 일화를 소개하는 등 다양한 작품들이 출품됐다. 또한 이번 대회는 1965년생부터 2014년생까지 다양한 연령층이 참여했으며, 특히 일반인들의 참여가 늘었다. 동영상제작 사전설명회 뿐 아니라 참가희망자를 대상으로 기초교육 실시해 보다 많은 사람들의 참여가 가능하게 됐다. 수상작들은 국립과천과학관 누리집과 과학관 상설전시 등을 통해 대중에게 공개되며, 향후 과학관 교육 및 체험 프로그램에서 활용될 예정이다. 배재웅 관장은 "최근 1인 미디어 확산과 동영상 제작에 대한 대중의 관심이 커짐에 따라 과학을 친숙한 동영상으로 즐기는 문화를 확산하는 대회로 발전시켜 나가겠다"라고 밝혔다. monarch@fnnews.com 김만기 기자

양자역학적 비고전성의 실용적 의미 및 정량화 방법을 규명해 양자역학 이론의 주요 개념과 실용적 응용성을 연결한 연구결과가 나왔다. 한국연구재단은 서울대 정현석 교수 연구팀이 이같은 연구결과를 발표했다고 10일 밝혔다. 고전물리학은 뉴턴의 방정식에 따라 주어진 시간에 특정한 위치와 속도로 정해진 궤도를 움직이는 운동을 기술한다. 하지만 양자역학에 따르면 어떤 물리계는 고전물리학으로는 설명이 불가능한 비고전 상태로 존재한다. 특히 양자역학적 유사확률함수가 0보다 작은 음(-)의 값을 가지는 성질을 비고전성*이라고 한다. 대표적인 양자 성질 중 하나인 빛의 양자이론에 대한 공로로 노벨 물리학상을 수상한 로이 글라우버 등에 의해 1960년대 확립된 개념이다. '비고전성'은 어떤 일이 일어날 가능성을 의미하는 확률은 결코 0보다 작은 음의 값을 가질 수 없다. 양자역학적 이론 체계에 따라 정의되는 유사확률함수는 특정한 양자 상태에 대해 음의 값을 보여주는 데 이러한 상태는 고전물리학으로는 설명이 불가능하다. 그러나 이러한 비고전성이 구체적으로 어떤 실용적 의미를 갖는지 정확히 알려진 바가 없었다. 또 비고전성을 정량화하기 위해 다양한 시도가 이루어졌지만, 지금까지 통일된 척도는 마련되지 못했다. 연구팀은 물리 상태의 비고전성이라는 개념이 직접적으로 양자계측*의 유용성을 의미한다는 사실을 규명했다. 어떤 물리계가 비고전 상태로 존재하면, 양자계측에 실용적으로 사용될 수 있다는 것을 입증한 것이다. 양자계측은 고전적인 방법으로 감지하기 어려운 지극히 작은 신호를 감지하는 기술로, 중력파 측정 등에 응용할 수 있다. 또 연구팀은 실용적 의미를 가진 비고전성의 정량화 척도를 양자계측에 활용하는 변수의 분산(variance)을 최적화하는 방법으로 제안하고, 이렇게 제안한 척도가 양자역학에서 자원을 정량화할 때 요구되는 엄밀한 조건을 모두 만족시킨다는 사실을 증명했다. 이러한 척도를 통해 양자 상태의 비고전성을 정량적으로 비교할 수 있게 되었다. 정현석 교수는 “이번 연구를 통해 이론적 영역에서 발전한 비고전성의 개념을 실용적 응용에 직접 적용할 수 있는 길을 열었다”고 연구의 의의를 설명하며, “향후 비고전성을 포함하여 현재까지 알려진 양자 성질을 통합적으로 이해하고 다양한 응용성을 밝히기 위한 연구를 수행할 것”이라고 후속 연구계획을 밝혔다. 정 교수는 "이 논문에서 밝힌 양자 상태의 비고전성과 양자 계측의 정밀성의 밀접한 연관성은 향후 정밀계측을 위한 양자상태를 준비하고 측정하는 데에 유용하게 활용될 수 있을 것"이라며 "특히 변위 연산자에 대한 양자 계측의 정밀성이 위상에 대한 정밀성으로 직접적으로 변환될 수 있다는 발견은 중력파 검출 실험을 위한 LIGO를 비롯하여 초정밀 측정을 요하는 실험들의 기술적인 문제에 대한 유용한 해답을 제시할 수 있을 것으로 생각된다"고 덧붙였다. 이 연구 성과는 과학기술정보통신부·한국연구재단 기초연구사업(리더연구)의 지원으로 수행되었다. 연구 결과는 물리학 분야 저명 국제학술지 ‘피지컬 리뷰 레터스(Physical Review Letters)’에 2월 1일 게재되었다.    seokjang@fnnews.com 조석장 기자

[파이낸셜뉴스] 올해의 노벨물리학상은 양자컴퓨터가 세상에 나올 수 있도록 이론적인 기술을 개척한 과학자 3명에게 돌아갔다. 스웨덴 카롤린스카 연구소 노벨위원회는 4일(현지시간) 2022년 노벨물리학상 수상자로 프랑스 파리 사클레대 알랭 애스펙트 교수와 미국 존 클로저 협회 창립자인 존 F 클로저, 오스트리아 빈대 안톤 자일링거 교수를 선정했다고 발표했다. 이들은 양자 정보를 기반으로 하는 새로운 기술의 길을 여는데 기여했다. 노벨위원회는 이들을 선정한 이유와 관련해 "이들은 얽힌 양자 상태를 사용해 두 개의 입자가 각각 분리돼 있어도 단일 단위처럼 행동하는 획기적인 실험을 수행해 양자 정보를 기반으로 하는 새로운 기술의 길을 열었다"고 말했다. monarch@fnnews.com 김만기 기자

'어벤져스4'로의 연결고리인 마블의 '앤트맨와 와스프'에 대한 관심이 뜨겁다. '앤트맨과 와스프'는 마블 10주년을 더욱 빛나게 할 히든 카드로서의 역할을 하는 것은 물론 앞으로 마블 시네마틱 유니버스(MCU)의 새로운 10주년을 무한 확장시킬 작품으로 벌써부터 전 세계 영화 팬들의 뜨거운 관심을 불러모으고 있다. 특히 '어벤져스4'의 결정적 힌트가 될 것으로 예상되는 '양자 영역'에 대한 전 세계 영화 팬들의 각종 예측이 쏟아져 나오면서 영화에 대한 기대감을 더욱 고조시킨다. 마블 시리즈 속 '양자 영역'이란 원자보다 더 작은 입자의 세계로 축소됨에 따라 시간과 공간에 대한 모든 개념이 사라지는 곳을 의미한다. 전작 '앤트맨'에서 냉전 시대에 활약한 1대 와스프가 임무를 수행하던 중 양자 영역에 빠지는 희생을 겪게 되고, 핌 입자를 개발한 행크 핌 박사는 자신의 아내이자 1대 와스프인 재닛이 죽었다고 생각하게 된다. 그러나 앤트맨이 양자 영역에서 현실 세계로 빠져 나오자 그녀가 살아있을 수 있다는 희망을 갖게 된다. '앤트맨과 와스프'의 예고편에서 행크 핌 박사가 양자 영역에 들어갔다가 나올 수 있는 신기술을 발명한 모습이 등장해 눈길을 끌었다. 이는 양자 영역이 '어벤져스: 인피니티 워'와 '어벤져스4' 사이에서 꼭 알아야 하는 중요한 연결고리로 작용할 것이라는 전 세계 영화 팬들의 추측이 더해지며 뜨거운 관심을 받고 있는 것. 이번 작품의 과학 자문을 맡은 물리학자 스피로스 미칼라키스도 한 인터뷰를 통해 "양자 영역이 캡틴 마블과 연관이 깊을 것"이라고 밝힌 바 있다. '앤트맨과 와스프'는 '시빌 워' 사건 이후 히어로와 가장의 역할 사이 갈등하는 '앤트맨'과 새로운 파트너 '와스프'의 예측불허 미션과 활약을 담은 액션 블록버스터다. '앤트맨'에 이어 배우 폴 러드, 에반젤린 릴리가 극을 이끌어가며 이와 함께 할리우드 최고의 명배우 마이클 더글라스와 미셸 파이퍼, 로렌스 피쉬번, 해나 존-케이먼 등 화려한 라인업을 완성했다. 전편에 이어 페이튼 리드 감독이 다시 메가폰을 잡았다. 국내 개봉은 오는 7월 4일. yjjoe@fnnews.com 조윤주 기자