올해 노벨 물리학상은 양자 얽힘 실험으로 벨 부등식의 위반을 실험적으로 선보이고, 양자역학을 지지하는 근거를 마련한 물리학자 3명에게 돌아갔다. 이론으로만 머물던 양자정보 과학을 실제 구현이 가능한 기술로 보여줬다는 점이 높은 평가를 받았다.

4일 스웨덴 왕립과학원 노벨상위원회는 2022년 노벨 물리학상 수상자로 알랭 아스페(Alain Aspect) 프랑스 파리 사클렝대 교수 겸 에콜폴리테크 교수, 존 클라우저(John F. Clauser) 미국 존 클라우저 협회 창립자, 안톤 자일링어(Anton Zeilinger) 오스트리아 빈대 교수를 선정했다고 발표했다.

수상자들은 앞선 2010년, 이스라엘 울프재단이 수여하는 '울프상'을 수여받기도 했다. 이 상은 '노벨상 등용문'으로 불리기도 한다. 이들은 양자역학에서 '벨 부등식 위배'라고 불리는 연구 결과 허점을 실험을 통해 밝혀낸 공로를 인정받았다. 

노벨위원회는 "수상자들은 얽힌 광자 실험을 통해 양자 상태에서 입자가 서로 분리돼있어도 하나의 단위처럼 행동하는 실험을 수행했다"며 "이들의 연구 업적은 양자 정보를 기반으로 하는 새로운 기술의 길을 열어줬다"고 설명했다.

또 위원회 측은 "양자컴퓨터, 양자 네트워크와 양자 암호화 통신을 포함하는 광범위한 연구분야가 있다"며 "여기서 핵심요소는 양자역학이 어떻게 2개 이상 입자가 얽힌 상태로 존재하도록 허용하는지에 있다"고 말했다.

이어 "새로운 종류의 양자기술이 등장하고 있다는 것이 점점 더 분명해지고 있다"며 "우리는 양자역학에서 '얽힘 상태'에 대한 이번 수상자들의 연구 성과가 매우 중요하다는 것을 높이 평가해야 한다"고 강조했다.

클라우저 박사는 1960년대 존 스튜어트 벨이 만든 수학 부등식이 성립하지 않는다는 사실을 실제 실험으로 증명한 인물이다. 이는 양자역학이 숨겨진 변수를 이용하는 이론으로 대체될 수 없다는 것을 의미한다. 아스페 박사는 이 실험에서 핵심 허점을 발견하고, 이를 없앨 수 있는 방안에 대해 연구했다.

자일링어 교수는 실험을 통해 '얽힌 양자'를 사용했다. 그의 연구는 양자 상태를 한 입자가 멀리 떨어진 입자로 이동할 수 있는 '양자 순간이동(Quantum Teleportation)' 현상을 시연하는데 성공했다.

노벨위원회 측은 수상 발표 후 '얽힘 상태-이론에서 기술로(Entangled states-from theory to technology)'라는 제목을 강조하며 향후 양자 정보 과학이 획기적으로 발전할 수 있을 것이라 전망했다.

김가은 기자 7rsilver@techm.kr