정현석 박사 논문 네이처지 게재
정현석 박사는 프랑스 실험팀과 함께 양자역학의 비밀인 ‘슈뢰딩거의 고양이’를 구현하는 데 성공했고, 연구 결과는 8월 16일 네이처지에 게재될 예정이다. ‘슈뢰딩거 고양이 상태’는 양자 물리학의 창시자 중 한 사람인 오스트리아의 과학자 슈뢰딩거가 제안한 사고 실험(thought experiment)에 등장하는 고양이에서 유래된 용어이다. 일반적인 상식과 경험에 의하면 고양이는 살아 있는 상태나 혹은 죽어있는 상태에 있을 수밖에 없는데, 양자역학에 의하면 밀폐된 상자 안의 고양이는 상자를 여는 “측정 행위”가 일어나기 전에는 살아있는 상태도 아니고 죽어있는 상태도 아닌 두 상태가 동시에 중첩(superpose)된 기묘한 양자 상태로 존재할 수 있게 된다. “슈뢰딩거 고양이 상태”는 마치 슈뢰딩거의 역설에 등장하는 고양이와 같이 거시적으로 구별이 가능한 두 상태의 양자적 중첩을 지칭하는 말이다.
양자 중첩이란 양자컴퓨터의 정보단위인 양자비트 또는 큐비트에서 0과 1이 조화롭게 중첩된 상태를 말하며, 양자비트 세 개는 8가지, 네 개는 16가지하는 식으로, 양자비트 하나가 늘어날 때마다 ‘동시에’ 나타낼 수 있는 정보가 2배씩 기하급수적으로 늘어난다. 이와 같은 원리로 양자컴퓨터가 실현되면, 현존하는 최고의 컴퓨터를 모아놓아도 우주의 나이 150억년보다 긴 시간이 걸릴 계산을 단 몇 분 만에 해치울 수 있다. 양자컴퓨터의 실현을 위해서는 양자 중첩을 만들어내는 것이 관건이다. 그러나 양자 중첩을 만들어내는 것은 쉽지 않고 설사 만들어 냈다고 하더라도 주변 환경의 영향에 의해 급히 “죽어있는 상태”나 “살아있는 상태” 둘 중 하나로 전이되어 버리므로 매우 구현하기 어려운 것으로 알려져 왔다.
정현석 박사는 프랑스 실험 팀과의 공동 연구에서 광학적 측정 장치들을 통해 거시적으로 뚜렷이 구별이 가능한 두 상태의 중첩을 만들어내고 측정하는 데 성공했다. 이번 연구결과는 상대성이론과 함께 현대 물리학의 한 축인 양자역학의 근본적 원리에 보다 가까이 다가갈 수 있는 흥미로운 결과일 뿐 아니라 양자암호, 양자컴퓨터, 양자공간이동 등 미래의 양자정보기술에 유용하게 사용될 것으로 기대된다.
고등과학원 개요
고등과학원은 한국의 기초과학(수학, 물리학, 화학, 생물)을 세계적인 수준으로 끌어올리기 위해 1996년 10월에 설립된 과학기술부 산하 출연연구기관으로 우리나라 최초의 순수기초과학 연구기관이다. 현재 고등과학원에서는 수학부, 물리학부, 계산과학부의 세 학부로 운영되고 있으며, 각 학부에는 세계적인 석학교수를 포함한 교수진과 젊고 유능한 연구원들이 각각의 분야에서 창의적 과제 중심의 연구를 하고 있다. 또한, 활발한 국제 학술행사 및 세미나, 그리고, 방문연구 프로그램을 통해 해외의 최신 연구를 국내학자들에게 소개하고 상호 교류함으로써 국내 기초과학의 선도적 역할 및 세계적 수준의 연구를 하고 있다.
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2009년 2월 16일 14:19