[노벨스토리] 양자컴퓨터 시대 연 3인, 2025 노벨 물리학상 수상

 

 

2025년 노벨 물리학상의 영예는 양자역학 분야의 거장 3인에게 돌아갔습니다. 스웨덴 왕립과학원 노벨위원회는 10월 7일(현지시간), 존 클라크(John Clarke, 영국) UC버클리대 교수, 미셸 드보레(Michel Devoret, 프랑스) 예일대 교수, 그리고 존 마티니스(John Martinis, 미국) UC샌타바버라대 교수를 올해의 수상자로 선정했다고 발표했습니다.

이들은 **"거시적 양자역학적 터널링과 전기회로에서의 에너지 양자화 발견"**이라는 공로를 인정받았습니다. 이는 눈에 보이지 않는 미시 세계의 법칙으로만 여겨졌던 양자역학을 '손에 잡히는' 크기의 전자회로에서 실험적으로 증명해 낸 혁신적인 업적으로, 오늘날 양자컴퓨터, 양자 암호, 양자 센서 등 차세대 기술의 초석을 마련한 것으로 평가됩니다.

 

2025년 노벨 물리학상 수상자. 왼쪽부터, 존 클라크 미국 UC버클리대 교수, 미셸 드보레 예일대 교수, 존 마르티니스 UC샌타바버라대 교수

 

 

1. 무엇을 발견했나?: '양자 터널링'과 '에너지 양자화'

 

원자나 전자 같은 아주 작은 입자들은 우리가 사는 거시 세계의 물리 법칙과는 다른 '양자역학'의 지배를 받습니다. 예를 들어, 입자는 벽을 뚫고 지나가는 것처럼 행동하는 '양자 터널링' 현상을 보이며, 에너지를 연속적으로 갖는 것이 아니라 특정 값만 가질 수 있는 '에너지 양자화' 특성을 보입니다.

과거에는 이러한 현상들이 원자 수준의 극미세 세계에서만 일어난다고 생각했습니다. 하지만 올해 수상자들은 1980년대 중반, 초전도체로 만든 전자회로에 절연막을 끼운 '조셉슨 접합(Josephson junction)' 구조를 이용한 독창적인 실험을 통해 이 통념을 깨뜨렸습니다.

그들은 전류가 흐르지 않는 상태에서도 전자회로 전체가 마치 하나의 거대한 입자처럼 행동하며 에너지 장벽을 뚫고 반대편으로 이동하는 '거시적 양자 터널링' 현상을 세계 최초로 관측했습니다. 또한, 이 회로가 특정한 양의 에너지만을 흡수하고 방출하는 '에너지 양자화' 현상도 실험적으로 증명해 냈습니다.

 

2. 왜 중요한가?: 양자 기술의 문을 열다

 

노벨위원회는 "수상자들의 실험은 양자역학적 특성이 거시적인 규모에서 구현될 수 있음을 보여주었다"며, "미래 양자기술의 초석"이라고 평가했습니다.

이들의 연구는 다음과 같은 중요한 의미를 가집니다.

• 양자컴퓨터의 기반: 특히 존 마티니스 교수는 이 연구를 발전시켜 양자컴퓨터의 기본 정보 단위인 **'큐비트(qubit)'**를 구현했습니다. 0과 1을 동시에 표현할 수 있는 큐비트는 오늘날 구글과 IBM 등이 개발 중인 양자컴퓨터의 핵심 기반 기술로 직접 이어졌습니다.
• 차세대 기술의 토대: 거시적 규모의 양자 상태를 실제로 제어하고 탐구할 수 있게 되면서, 해킹이 불가능한 '양자 암호'나 극도로 정밀한 측정이 가능한 '양자 센서' 등 다양한 차세대 양자 기술 개발의 문을 활짝 열었습니다.

수상자 중 한 명인 존 클라크 교수는 수상 소식에 대해 "내 인생 가장 놀라운 일"이라며, "우리의 발견은 어떤 면에서 양자컴퓨팅의 기반이라고 할 수 있다. 지금 당장 이것이 어디에 들어맞는지는 내게 아주 확실하지는 않다"고 겸손한 소감을 전했습니다.

 

2025년 노벨 물리학상 수상자. 왼쪽부터, 존 클라크 미국 UC버클리대 교수, 미셸 드보레 예일대 교수, 존 마르티니스 UC샌타바버라대 교수

 

3. 수상자 정보 및 향후 일정

 

존 클라크 교수는 1942년 영국 케임브리지, 미셸 드보레 교수는 1953년 프랑스 파리에서 태어났으며, 존 마티니스 교수는 1958년생입니다. 세 명 모두 현재는 미국 유수의 대학에서 연구 활동을 이어가고 있으며, 노벨상 상금 1100만 스웨덴크로나(약 16억 5천만 원)는 3분의 1씩 균등하게 나눠 받게 됩니다.

노벨위원회는 전날 생리의학상을 시작으로 8일 화학상, 9일 문학상, 10일 평화상, 13일 경제학상 수상자를 차례로 발표할 예정입니다.