꿈의 ‘양자컴퓨터’ 실현 한발 내디뎌

한국-이탈리아 연구팀 공동… 빛의 파동-입자 성질 융합 성공

새로운 빛의 융합 현상을 한국과 이탈리아 공동 연구진이 인공적으로 만들어내는 데 성공했다. 물리학적 새로운 발견을 이뤄낸 것으로 차세대 컴퓨터로 불리는 ‘양자컴퓨터’ 구현의 실마리가 될 것으로 기대된다.

서울대 물리천문학부 정현석 교수팀은 이탈리아 연구팀과 공동으로 파동 성질의 빛과 입자 성질의 빛 사이에 ‘얽힘’ 현상을 인공적으로 만들어내는 데 성공했다고 22일 밝혔다.

실험은 정 교수팀이 이론을 제시하고, 이탈리아 연구팀이 광자검출장치를 이용해 검증하는 방식으로 진행했다.

빛은 아주 작은 ‘입자’로 이뤄져 있지만 전파처럼 떨리면서 전달되는 ‘파동’의 성질도 동시에 갖고 있다. 빛의 파동 성질이 강해지면 측정하기 쉽지만 멀리 전송하기 어렵고, 입자 성질이 강해지면 멀리 전송은 되나 반대로 측정을 할 때 오류가 생기기 쉽다. 지금까지 동일한 성질을 가진 두 줄기의 빛을 하나로 융합한 적은 있지만, 서로 다른 성질의 빛을 하나로 합쳐 두 성질을 모두 가진 빛을 만들어 낸 것은 이번이 처음이다. 전파처럼 떨리면서도 입자처럼 멀리 전송되는 빛을 만들어낸 것. 이 원리를 이용하면 원자 안의 양자를 이용해 컴퓨터의 0과 1 같은 수를 표현할 수 있다.

정 교수는 “이번 성과를 응용하면 10여 년 뒤엔 양자컴퓨터가 상용화될 것”이라고 말했다. 이 연구 결과는 과학저널 ‘네이처 포토닉스’ 온라인판 6월 23일자에 게재됐다.

전승민 동아사이언스 기자 enhanced@donga.com