[*아래 글은 실제 당일 방송 내용과 차이가 있을 수 있으니 보다 정확한 내용은 방송으로 확인해주시기 바랍니다.]

지난 한 주 타이완에서 가장 화제가 됐던 이슈를 과학 기자의 시각으로 들여다보고 정리해 알려드리는 Rti 한국어방송의 금요일 프로그램 포르모사링크입니다. 안녕하세요 포르모사링크 진행자 손전홍입니다.

'개념'은 있지만 누구도 '이해'하거나 검증하지 못한 이론들이 많은 양자역학(양자물리학 또는 양자과학·Quantum mechanics)!

양자(量子, quantum)의 '양'자를 몰라도, 양자역학이 무척 중요하다는 것, 그리고 무척 어렵다는 것쯤은 누구나 잘 알고 있습니다. 

오죽하면 1965년 노벨물리학상을 받은 리처드 파인만(Richard Feynman) 조차"다른 건 몰라도 양자역학을 제대로 이해하는 사람은, 나를 포함해서,이 세상에 단 한 명도 없다는 것을 자신 있게 말할 수 있다." 라고 말했겠습니까?

양자역학이란 아주 작은 입자, 원자, 전자, 광자 등 미시 세계의 움직임을 설명하는 현대 물리학의 한 분야로, ▲현대 기술의 꽃인 반도체 기술 ▲스마트폰▲컴퓨터▲ 레이저▲ MRI 같은 실제 생활 속 기술의 기반이 되는 핵심 원리이기도 합니다.

2025년은 양자과학기술 분야에 있어 특별한 해입니다.

1925년 독일 물리학자 베르너 하이젠버그(Heisenberg)가 원자나 전자 등 입자를 다루는 미시세계에서 양자역학을 설명하는 '행렬역학' 논문을,같은 해 오스트리아의 물리학자 에르빈 슈뢰딩거(Schrödinger)가 양자역학으로 물질의 상태를 설명하는 '슈뢰딩거 방정식'을 발표했습니다.

100년 전인 1925년을 기점으로 원자와 입자 단위에서 물리학을 연구하는 양자역학이 꽃피기 시작했습니다.

현대물리학의 핵심 이론으로 여겨지는 양자역학이 정립된 지 100년이 되는 2025년!

유엔은 양자역학과 응용의 중요성에 대한 대중의 인식을 높이기 위해 2025년을 세계 양자과학기술의 해(International Year of Quantum Science and Technology,IYQ2025)로 지정했습니다.

흥미로운 것은, 2025년 노벨물리학상이 손에 잡히는 거시 세계에서도 각종 양자역학 현상들을 관측할 수 있음을 증명한 세 명의 과학자에게 돌아갔다는 건데요.

수상자는 존 클라크(John Clarke), 미셸 드보레(Michel H. Devoret), 존 마티니스(John M. Martinis) 등 3인입니다.

스웨덴 왕립과학원 노벨위원회는 거시적 양자역학적 터널링과 전기회로에서의 에너지 양자화 현상을 발견한 공로를 인정하여 이들 세 명의 과학자를 공동 수상자로 선정했다고 밝혔습니다. 한스 엘레그렌 스웨덴 왕립과학원 사무총장의 말 직접 들어보시죠.

인공지능(AI) 다음은 양자입니다.

노벨위원회는 지난해 인공신경망(artificial neural network)을 이용하는 기계학습(machine learning)의 기반을 구축한 존 홉필드 미국 프린스턴대 교수와 제프리 힌턴 캐나다 토론토대 교수에게 물리학상을 안긴데 이어, 올해는 양자 물리학 분야 석학들을 수상자로 선정했습니다.

2022년 알랭 아스페, 존 F. 클라우저, 안톤 차일링거가 양자 얽힘을 실험으로 증명해 노벨상을 받은 지 불과 3년 만의 일입니다.

스웨덴 왕립과학원 노벨위원회는 올해 수상자들이 양자역학 연구를 새로운 차원으로 끌어올렸다고 설명했는데…양자컴퓨터 분야와 학계에서는 이번 수상이 양자역학 탄생 100주년에 대한 기념비적인 헌정임과 동시에 '양자 시대'가 더 이상 먼 미래가 아닌 현실로 다가왔음을 세상에 예고한 '사건'으로 받아들이고 있습니다.

특히 올해 노벨 물리학상 수상자 중 한 명으로 선정된 존 마티니스 교수는 타이완과도 인연이 깊습니다.

타이완 양자컴퓨터의 발전에 기여한 물리학자이기 때문이에요.

오늘 포르모사링크에서는 올해 노벨 물리학상을 받은 세 과학자에 대해 이야기 해볼까 합니다.

2025 노벨물리학상

올해의 노벨물리학상은 현대 양자컴퓨터 개발의 기초가 된 연구 업적을 남긴 물리학자 존 클라크와 미셸 드보레, 존 마티니스 등 3인에게 돌아갔습니다.

이들은 이론 수준에 머물던 양자역학 현상이 거시 세계에서도 일어날 수 있다는 사실을 실험으로 증명하면서 양자컴퓨터 개발의 토대를 마련했다는 평가를 받는데…이번 수상의 계기가 된 실험은 1980년대 중반 클라크가 지도교수로 있던 연구실에서 이뤄졌어요.

당시 마티니스 교수는 박사과정 학생, 드보레 교수는 프랑스에서 온 박사 후 연구원이었어요.

원래 중첩과 얽힘, 터널링 같은 양자 현상은 눈에 보이지 않는 아주 작은 원자나 전자 등 미시 세계에서만 일어난다고 인식돼 있는데요.

그런데 드보레 교수와 마티니스 교수는 클라크 교수의 지도를 받아 일련의 정교한 실험에서 ‘조셉슨 접합’(Josephson junction)이란 특별한 초전도 소자를 이용해 손으로 만질 수 있는 크기의 전기 회로에서 양자 현상이 일어나는 것을 확인했습니다.

이 과정에서 에너지 장벽을 뚫고 지나가는 입자를 확인했는데, 이 인공원자가 바로 오늘날 양자컴퓨터의 기본 연산 단위인 초전도 큐비트(superconducting qubit)의 시초입니다.

이번 수상자들의 연구는 양자컴퓨터, 양자 암호기술 등 차세대 기술로 이어지는 기반을 마련했는데…특히 마티니스 교수는 초전도 큐비트를 이용해 양자컴퓨터를 개발하기 위해 2014년 구글에 합류했고, 구글 양자컴퓨터 부문 총책임자 자리까지 올랐어요.

이후 2020년 구글을 나와 지금은 자신의 양자기술 기업 큐오랩(Qolab)을 설립했고요.

2021년부터 2025년 현재까지는 중화민국 총통 직속 국책연구기관인 중앙연구원(中央研究院)에서 진행 중인 양자컴퓨터프로젝트(量子電腦計畫)의 글로벌 고문으로, 양자컴퓨터 연구자로 활발히 활동하고 있습니다.

마티니스 교수는 글로벌 고문으로 활동하며 양자컴퓨터프로젝트에 참여하는 양자공학자들과 고정밀 큐비트 제조 기술을 공동 연구 하고, 공동연구로 진행한 다수의 논문을 발표했어요.

매주 2회 정도 중앙연구원 소속 양자공학자들과 화상 회의를 진행하고 있고 있는 마티니스 교수는 수상 직후 CNA와의 인터뷰에서 중앙연구원과 변함없이 좋은 인연을 이어가길 기대한다고 말했습니다.

또 타이완은 반도체 설비 제조 공정에서 매우 전문적이라고 생각한다면서도,큐비트 제조 분야에서 문제가 있다고 지적했습니다.

마티니스 교수는 큐비트 제조는 반도체 제조 공정과는 다르다면서, 올바른 큐비트 제작을 위해서는 기존의 반도체 제조 공정에서 조율 할 만한 방법을 찾아야 한다고 제안했습니다. 직접 들어보시죠!

지금까지 포르모사링크의 진행자 손전홍이었습니다. 청취해주신 여러분 고맙습니다. 안녕히 계십시오.

Rti 한국어방송의 금요일 프로그램 포르모사링크, 오늘 준비한 소식은 여기까지입니다. 진행에 손전홍이었습니다.  저는 다음주 금요일 이 시간에 다시 찾아 뵙겠습니다. 청취해주신 여러분 고맙습니다. 안녕히 계십시오.

※ 참고자료

10월 24일(금)  포르모사링크 삽입곡 [BGM : 루드비히 고란손 (Ludwig Göransson)- 양자역학(Quantum Mechanics) (영화 ‘오펜하이머’ 중에서)]

《NOBEL PRIZES》 (2025. 10. 7.) < Press release Nobel Prize in Physics 2025>, https://www.nobelprize.org/prizes/physics/2025/press-release/

《中央社》 (2025. 10. 8.) < 諾貝爾物理獎得主馬丁尼斯憶台灣：你們國家非常成功

>, https://www.cna.com.tw/news/ait/202510080270.aspx