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[박종진의 과학 이야기] 양자 중첩

얼마 전까지는 전자가 과학의 화두여서 전자계산기, 전자현미경, 전자오븐, 전자공학과 등등 세상은 전자로 도배되는 것 같더니 이제는 양자역학 이야기가 넘친다. 이미 양자컴퓨터가 소개되었고 곧 일반화될 것 같다.   뉴턴에서 시작하여 아인슈타인까지 내려오는 고전역학은 모든 것이 예측 가능했다. 쉬운 예를 들자면, 시간당 10km를 가는 자전거를 이용하면 세 시간 후에 그 자전거는 출발지에서 30km 떨어진 곳을 지나게 된다. 그렇게 해서 대포알의 궤적을 계산할 수 있었고 결국 인류는 달을 디딜 수 있었다. 우주 정복은 시간문제처럼 생각되었다.   그런데 원자 규모의 미시세계에서는 고전역학이 들어맞지 않았다. 전자는 아무리 작다고 해도 질량을 가진 물질인데 고전역학적 계산으로 도저히 감을 잡을 수 없었다. 이때 등장한 것이 바로 양자역학이다. 결론적으로 말해서 거시세계의 움직임과 미시세계의 움직임에는 두 가지 다른 법칙을 적용해야 한다는 것이다. 같은 자연계 현상을 설명하는 데 두 가지 공식이 필요한 전례가 없어서 과학계는 당황했다.   양자역학적 현상에 양자 중첩이란 것이 있는데 이는 직관적인 지식을 가진 우리를 헷갈리게 한다. 예를 들어, 상자 속에 고양이를 넣고 그 고양이가 살아 있을지 죽었을지를 묻는다면 답은 딱 두 가지다. 살아 있는 고양이가 나오거나 이미 죽은 고양이가 발견되는 것이다. 그런데 양자역학적 답은 다르다. 상자 속 고양이는 삶과 죽음 두 가지 상태로 겹쳐 있다가 상자의 뚜껑을 여는 순간 고양이는 살아 있거나 죽은 고양이로 결정된다는 것이다. 원자핵 주위를 공전하는 전자의 위치는 태양 주위를 도는 행성의 궤도처럼 정해져 있는 것이 아니라 확률적으로 분포한다고 한다. 그래서 전자가 존재할 확률이 약 90% 정도 되는 곳을 전자가 있는 곳이라고 한다. 물은 100도에서 끓고 0도에서 언다고 배운 우리에게 과학이 확률 놀음이라니 말이 안 된다. 아인슈타인이 화를 내며, '신은 주사위 놀이를 하지 않는다!'라고 역정을 냈다는 일화는 유명하다.   아인슈타인이 밤하늘에 떠있는 달을 가리키며 저 달은 항상 저곳에 있는지 물었더니 양자역학을 주장하는 과학자의 말로는 관찰해보기 전에는 알 수 없다고 하자 아인슈타인이 먹던 컵라면을 집어 던졌다는 이야기도 있다.   상자 속 고양이는 이미 죽었든지 아니면 살아 있는 것이 과학적인 이야기인데 삶과 죽음이 중첩되어 있다가 뚜껑이 열리는 순간 생과 사가 갈린다는 말은 암만 생각해도 과학적인 표현은 아니다. 하늘에 달이 있으면 있는 것이고 없으면 없는 것이지, 있고 없고가 중첩되어 있다가 우리가 하늘을 쳐다보는 순간 비로소 결정된다는 것은 당연히 말장난같이 들린다. 아인슈타인이 화를 낼만도 하다.   빛은 입자이면서 파동이다. 입자와 파동이 중첩되어 있다가 관찰을 당하는 순간 입자의 성질을 보이기도 하고 파동의 특성이 나타나기도 한다. 이러한 양자 중첩 현상을 이용하면 엄청나게 빠른 컴퓨터를 만들 수 있는데 바로 양자 컴퓨터다. 우리가 천재라고 칭송하는 아인슈타인이 이해를 못 했을 정도니 일반인으로서 양자역학을 제대로 이해한다는 것은 불가능하다. (작가)   박종진박종진의 과학 이야기 양자 중첩 양자역학 이야기 양자역학적 현상 양자 중첩

2024-08-30

[Nathan Park 기자의 시사분석] 시카고의 양자 컴퓨터 캠퍼스

실생활에서 이제는 빼놓을 수 없는 컴퓨터는 이진법으로 연산이 이뤄진다. 아무리 어렵고 복잡한 계산이라 하더라도 기본적으로는 0과 1를 바탕으로 연산작업이 이뤄지면서 복잡한 수행 명령 처리가 실행되고 실생활에도 적용된다.     이에 비해 이름부터 생소한 양자(퀀텀) 컴퓨터는 양자 비트로 불리는 큐비트를 사용해 정보를 처리하는 방식이다. 큐비트는 0과 1을 동시에 표현할 수 있는 중첩 상태와 얽힘 상태를 이용하는 것으로 알려졌다. 0도 아니고 1도 아닌 것을 구별하고 이를 이용해 계산을 한다는 뜻이라고 한다. 이를 구현하기 위해서는 초전도체나 이온 트랩, 광자 등 다양한 기술이 사용된다. 큐비트는 매우 민감하여 극저온 환경에서 작동한다.     이렇게 구동되는 양자 컴퓨터는 최적화 문제나 분자 모델링, 암호 해독, 양자 시뮬레이션, 복잡한 데이터 분석 등 특정한 문제를 기존 컴퓨터에 비해 훨씬 더 빠르게 계산할 수가 있다. 이 컴퓨터가 현실화되면 새로운 약물 개발과 발견이 쉬워질 수 있다. 또 해킹으로부터 안전한 컴퓨터 통신도 현실화될 수 있다는 것이 전문가들의 견해다.     하지만 아직 상용화까지는 도달하지 못했다. 많은 실험을 거친 뒤에야 양산이 가능한 수준이다. 쉽게 말해 양자 컴퓨터는 일반 컴퓨터나 이보다 더 능력이 향상된 슈퍼 컴퓨터보다도 더 복잡한 계산을 더 빠르게 처리할 수 있는 대용량 컴퓨터인 셈이다. 기존 컴퓨터가 100만번의 연산을 통해 데이터베이스에서 원하는 항목을 찾을 수 있을 때 4158 큐비트 양자 컴퓨터는 약 1000번의 연산으로 문제를 해결할 수 있는 정도로 알려졌다.     이를 통해 인공지능이나 새로운 백신 개발, 네트워크 보안 등의 분야에서 더 발전된 기술을 응용할 수 있게 되는 셈이다. 만약 이러한 기술이 상용화에 성공하고 산업 분야에 적용될 수 있다면 미래는 양자 컴퓨터의 시대가 도래할 수 있다는 것이다.     일리노이 정부는 가까운 미래에 양자 컴퓨터가 새로운 기술로 도약할 수 있다고 판단해 관련 산업에 투자를 아끼지 않고 있다. 국방부 연구소와 함께 양자 컴퓨터 캠퍼스를 조성하기로 하면서 연방 정부의 지원금도 확보했다. 올해 예산에만 3억달러를 편성해 양자 컴퓨터 캠퍼스를 세우는데 투자했다. 양자 컴퓨터 캠퍼스가 시카고에 세워지면 관련 업계 이 캠퍼스를 중심으로 발전할 수 있는 계기가 될 수 있다. 일리노이 경제의 새로운 먹거리가 열릴 수 있는 셈이다.       최근 양자 컴퓨터 캠퍼스는 시 남부 구 US 제철소 부지로 낙점됐다. 이 곳에 양자 컴퓨터 분야에서 가장 앞선 기술을 확보하고 있는 캘리포니아 회사가 입주를 확정한 것이다. 국방부의 연구소도 이 곳에 자리를 잡고 양자 컴퓨터 연구를 하게 된다. 일리노이 정부 발표에 따르면 양자 컴퓨터 캠퍼스를 통해 향후 10년간 200억달러의 지역 경제 효과가 기대된다. 관련 산업 발전을 통해 17만개 이상의 일자리도 창출되고 캠퍼스는 최대 30만 평방피트 크기로 커질 수 있다는 기대감을 나타내고 있다.     양자 컴퓨터 캠퍼스가 들어설 부지로 확정된 US 스틸 사우스 워크스 부지는 시카고에 상징하는 바가 큰 곳이다. 이 곳은 1900년대 시카고 제조업의 상징으로 불렸던 제철소가 있었던 곳이다. 인근의 인디애나주 개리시의 제철소는 아직도 명맥을 유지하고 있지만 사우스 워크스는 1990년대 문을 닫고 말았다. 이전까지만 하더라도 이 제철소에서 생산된 제품은 시카고를 포함해 중서부 지역의 공장에 원자재를 납품하고 고층 건물의 뼈대를 이루는 철강 제품을 생산하면서 지역 경제를 리드했던 곳이다. 하지만 지금은 러스트 벨트의 상징처럼 관련 산업을 후퇴했고 공장 문은 닫힌 지 오래다. 이후 오랫동안 이 곳은 시카고의에서 주요 재개발 사업이 추진되면 후보지로 언급되곤 했다. 실생활에 많이 사용되는 일회용품사인 솔로 컵이 이 곳에 공장을 짓고 대규모 주택단지도 조성하겠다는 계획이 대표적이었다. 하지만 실제로 재개발 계획이 결실을 맺진 못했다. 이로 인해 제철소 부지는 오랫동안 비어 있을 수밖에 없었고 인근 지역 경제 역시 활력을 찾을 수 없었다. 다행히 주정부가 야심차게 추진하고 있는 양자 컴퓨터 캠퍼스가 이 곳으로 자리를 잡게 되면 지역 경제에도 큰 기여를 할 수 있을 것으로 기대된다.   이 캠퍼스에 입주하기로 결정한 캘리포니아주 팔로 알토의 사이퀀텀사는 “시카고는 월드 클래스 시티다. 사이퀀텀사가 요구하는 모든 사항을 충족시킨 도시다. 사이퀀텀사가 미국에서 상용화될 수 있는 양자 컴퓨터를 만들기 위해서는 필요한 조건이 있었다"며 “여기에는 최고 수준의 재능을 가진 인력과 연구소가 있어야 하고 전세계와 연결성이 뛰어나야 한다. 인프라도 훌륭해야 함은 물론이다"고 밝혔다. 제조업의 중심지가 최첨단 기술이 집약된 양자 컴퓨터 캠퍼스로의 변신이 가능할 것인지가 주목된다. 양자 컴퓨터 캠퍼스를 유치하게 된 시카고 시청은 “예전에 이 곳에 제철소가 있었을 때에는 철강이 중심이었다. 철강은 시카고의 아름다운 스카이라인을 만들었고 미국을 건설하는데 뼈대가 됐다. 하지만 그 모든 것은 사라지고 말았다. 이제 지금은 잿더미 속에서 양자 컴퓨터가 등장하게 됐다"고 밝혔다. (편집국)       Nathan Park 기자Nathan Park 기자의 시사분석 시카고 컴퓨터 양자 컴퓨터 컴퓨터 통신 슈퍼 컴퓨터

2024-07-31

양자 컴퓨터 캠퍼스 시카고 남부 확정

일리노이 주가 야심차게 추진하던 양자 컴퓨터 단지가 시카고 남부에 위치한 구 US 제철 공장 부지로 낙점됐다.     일리노이 주와 시카고 시는 막대한 예산을 투자해 첨단 기술로 각광받고 있는 양자 컴퓨터 캠퍼스를 조성하고 지역 경제를 이끌어 갈 미래 산업으로 육성하겠다는 계획이다.     25일 일리노이 주와 시카고 시청, 재계 주요 인사들은 일리노이 양자 캠퍼스에 사이퀀텀(PsiQuantum)사가 입주한다고 발표했다. 캘리포니아 주 팔로 알토에 본사를 둔 사이퀀텀사는 업계를 선도하는 최첨단 기술을 보유하고 있는 것으로 알려졌으며 양자 캠퍼스의 주요 입주 업체가 된다. 일리노이는 이를 통해 국내 최초로 양자 컴퓨터 캠퍼스를 유치하게 됐다.     사이퀀텀사는 총 2억달러에 달하는 세금 지원 혜택을 받게 되며 일리노이 퀀텀 앤 마이크로일렉트로닉스 파크(IQMP)라고 불릴 양자 컴퓨터 캠퍼스의 주요 입주 업체가 된다. 일리노이 정부는 양자 컴퓨터 캠퍼스를 위해 올 예산에 이미 3억달러를 배정한 바 있다. 쿡카운티 역시 500만달러의 인센티브 프로그램을 제공한다.   정부 관계자들은 향후 10년간 지역 경제 효과로 200억달러를 예상하고 있다. 또 관련 산업에 17만5000개의 새로운 일자리가 창출될 것으로 기대하고 있다. 양자 컴퓨터 캠퍼스는 30만 평방피트 크기로 향후 더욱 확대될 수도 있다.     일리노이 양자 캠퍼스 부지로 선정된 US 스틸 사우스 워크스 부지는 1900년대 초반 이후 철강 제품을 대규모로 생산해 내던 공장이었다. 하지만 전반적인 미국 철강산업의 쇠퇴로 인해 지난 1992년 문을 닫은 이후 지금까지 버려진 부지였다. 여러 차례 시카고 재개발 계획이 발표되면서 이 부지가 활용될 수 있을 것이라는 기대감이 컸지만 아직까지 공터로 남아 있었다.     지역 주민들은 만약 일리노이 양자 컴퓨터 캠퍼스가 계획대로 조성되고 나면 이 지역은 새로운 모습으로 변화할 수 있을 것으로 기대하고 있다. 하지만 일부에서는 양자 컴퓨터 캠퍼스가 들어서면 고온의 냉각수가 인근 칼류멧 강으로 흘러들어 지역 생태계에 큰 교란을 주고 취수원이 오염될 수도 있다는 우려감을 나타내고 있다.       양자 컴퓨터란?     기존 컴퓨터의 작동 원리와 달리 양자역학의 원리를 기반으로 하는 새로운 형태의 컴퓨터를 뜻한다. 기존의 컴퓨터는 이진수 비트를 사용하여 정보를 처리하는데 비해 양자 컴퓨터는 큐비트(qubit)를 사용한다는 차이점이 있다. 큐비트는 동시에 0과 1의 상태를 가질 수 있는 양자 중첩(superposition) 상태를 이용해 정보 처리 능력을 극대화 한다. 이렇게 작동하는 퀀텀 컴퓨터는 암호학과 의료 및 생명 과학, 기후 변화 연구, 인공 지능 등에 폭넓게 사용될 수 있다. 하지만 큐비트의 안정성을 유지하고 오류를 최소화 하는 등의 기술적 난제를 극복해야 상용화될 수 있다. 또 극저온 환경을 유지하는 등의 특수한 조건을 위해서는 많은 연구와 투자가 필요하다   Nathan Park 기자컴퓨터 캠퍼스 양자 컴퓨터 양자 캠퍼스 일리노이 양자

2024-07-30

일리노이, 국방부 양자 캠퍼스 유치

국방부의 양자 캠퍼스가 일리노이 주에 자리잡는다. 일리노이 주는 양자 캠퍼스 유치를 통해 지역 경제에 약 600억달러에 달하는 경제 효과를 기대하고 있다.     국방부의 The Defense Advanced Research Project Agency(DARPA)는 곧 발표될 일리노이 내 부지에 연구소를 설치하고 양자 컴퓨팅 연구를 하게 된다.     현재 최종 후보지로는 시카고 남부의 예전 US 제철소 부지와 락포트의 구 텍사코 정유 공장 부지가 선정됐고 곧 이 중 한 곳을 연구소 부지로 확정한다는 것이 일리노이 정부의 계획이다.     양자 캠퍼스에서는 최신 기술을 통해 특정 질병의 감염 여부를 진단하거나 데이터가 해킹되지 않는 전송 방법 등을 확보할 수 있다.     이러한 장점 때문에 일리노이 정부는 일찍부터 양자 기술 개발에 투자해 왔다. 이미 시카고대학 연구진들은 관련 기술을 일부 확보한 것으로 알려졌다.     일리노이 주 정부 역시 내년 예산에 포함된 5억달러를 양자 기술 개발에 지원할 계획이다. 이 가운데 3억달러가 곧 확정될 양자 캠퍼스에 들어간다. DARPA 역시 최대 1억4000만달러를 양자 캠퍼스에 투자할 계획이다.     한편 시카고에서는 지난 2017년 아르곤과 페르미 연구소가 합작해 Chicago Quantum Exchange를 설립했고 이는 현재 전세계에서 가장 큰 규모를 자랑한다.  Nathan Park 기자일리노이 국방부 일리노이 국방부 양자 캠퍼스 캠퍼스 유치

2024-07-18

프리츠커, 시카고 '양자 기술 허브' 추진

일리노이 주가 시카고 시를 미국의 '양자 기술의 허브'(Quantum Technology Hub)로 만들기 위해 예산 5억 달러를 투입한다.     JB 프리츠커(사진) 일리노이 주지사는 지난 1일 시카고 서부에 위치한 창업 센터 'M-Hub'에서 Fortune 500 기업인 마이크로소프트•IBM, 스타트업, 대학 등의 관계자들과 함께 이번 계획을 발표했다.     프리츠커 주지사는 이날 "양자 기술은 매일 매일 엄청난 속도로 발전하고 있고, 향후 10년 안에는 모든 사람들의 일상 속에 자리할 것이다"며 이번 추진 배경을 설명했다.     '양자 기술'이란 더는 쪼갤 수 없는 양자적 특성을 정보통신 분야에 적용해 보안, 초고속 연산 등을 가능하게 만드는 차세대 정보통신기술이다.     양자 기술은 사이버 보안을 비롯 의료, 공급망 관리, 에너지 사용 등에 적용될 수 있고, 인간의 삶을 개선시킬 수 있는 잠재력을 갖고 있는 것으로 평가된다.     프리츠커는 "실리콘 밸리에서 40, 50년 전에 일어난 상황을 차세대 기술과 함께 시카고에서 재연할 수 있다"며 "앞으로 10년동안 이번 프로젝트를 통해 3만개 이상의 일자리와 600억 달러의 경제 효과가 시카고서 창출될 수 있을 것"이라고 밝혔다.  Kevin Rho 기자프리츠커 시카고 프리츠커 시카고 양자 기술 기술 허브

2024-04-02

한인, 미국발명가협 펠로에 선정…이온큐 공동창업 김정상 박사

양자 컴퓨팅 기업 이온큐(IonQ)의 공동창업자인 김정상(사진) 박사가 전미 발명가아카데미(NAI)의 2023년 펠로로 선정됐다.     NAI는 18일 김 박사가 양자 컴퓨팅 분야의 혁신을 위해 뛰어난 기여를 해 펠로로 선정했다고 밝혔다. 김 박사가 공동창업한 IonQ은 연방 증권거래소에 최초로 상장된 양자 컴퓨팅 회사 중 하나로, 현재 아마존 브라켓과 파트너십을 맺고 있다.     김 박사는 IonQ에 속한 35개의 특허 중 19개의 소유권을 갖고 있다. 특허 내용 중에는 갇힌 이온을 기반으로 하는 모듈식 내결함성 양자 컴퓨터 구성과 양자 회로를 최적화하기 위한 방법, 소프트웨어 정의, 양자 컴퓨터 등에 관한 혁신적인 기술을 포함하고 있다.   김 박사는 “과학과 기술 분야의 발전과 발명품들을 상업화를 리드하는 NAI의 펠로로 참여하게 돼 감사하다”며 IonQ이 양자 시스템 분야에서 선두를 유지할 수 있도록 노력하겠다고 소감을 밝혔다.   한편 NAI는 과학과 기술 분야에 기여한 발명가와 혁신가들을 인정하는 권위 있는 단체로, 매년 미국 특허를 보유하고 있으며 연구를 상업적 기술로 전환하는 데 기여한 인물들을 펠로로 선정해 발표하고 있다. 2023년에는 김 박사 외에 세계 각국에서 총 162명의 발명가가 펠로로 이름을 올렸다. 장연화 기자 chang.nicole@koreadaily.com미국 공동창업 공동창업 김정상 전미 발명가아카데미 양자 컴퓨팅

2024-01-18

[기자의 눈] 변화가 무서워진 시대

세상이 점점 빠르게 바뀌는 듯하다. 하지만 요즘의 정보기술(IT) 발전이 달갑지만은 않다. 과거 벽돌만 하던 휴대용 전화기는 한 손에 잡힐 정도로 작아졌지만 동영상과 오락 기능까지 갖춘 똑똑한 스마트폰이 됐다. 다양한 기능 덕에 현대 생활의 필수품이 되었지만, 단점도 있다. 어릴 때부터 스마트폰 사용에 익숙해져 잠시라도 스마트폰이 수중에 없으면 불안해하는 젊은 세대가 많다. 인터넷을 통한 정보 전달에 익숙해져 유튜브에 떠도는 찌라시 또는 가짜뉴스를 경계 없이 받아들이는 경우도 늘고 있다. 스마트폰이 보급될 당시 대중에게 충격으로 다가왔던 이런 논란들은 이젠 너무나 당연한 것이 되었다.   오늘날 기술 개발의 역점은 인공지능(AI)에 있다. 지난해 오픈AI의 챗GPT가 대중에게 무료로 공개된 후 전 세계 테크 업계의 초점은 AI 개발에 맞춰졌다. 이런 경장 탓에 AI개발이 벌써 레드오션 단계에 접어들었다는 분석도 나온다.     사람의 말투로 대화하고 사용자의 의도를 파악해 몇 초 만에 수백자의 글을 쏟아낸다. 다만 여기서도 과거 스마트폰이 그랬듯 풀어야 할 사회적, 윤리적 과제들을 안겨준다. 챗GPT를 이용해 대학 과제를 제출하는 사례가 늘자 학계에서는 시험, 논문 등에서 AI 사용을 엄격히 금지하는 상황이 벌어졌고 업계에선 일부 단순 업무 인력은 아예 챗GPT로 대체되는 경우도 생겼다.     AI의 놀라운 성능에 업계 일부에서는 AI 개발을 잠시 중단해야 한다는 목소리까지 나오고 있다.     인공지능이 일상 속에 자리 잡을 때 발생할 수 있는 문제는 상당히 많다. 경제적 빈부 격차는 정보 접근성의 불평등으로 이어질 수 있다. 데이터 기반 기계학습을 맹목적으로 신뢰해 편향적인 사고를 기르게 될 수도 있다. 다만 이런 논점도 언제나 그랬듯 시간이 갈수록 무뎌질 것이다.   미래에는 어떨까? 거의 모든 업계의 판도를 뒤엎을 게임체인저로 평가되는 양자 컴퓨터가 다음 주자가 될 것 같다. 일반적인 컴퓨터는 비트(bit) 단위로 2진수, 0 또는 1의 연산을 수행한다. 반면 양자역학 컴퓨터는 0과 1을 동시에 연산하는 큐비트(Qubit) 단위 중첩 정보처리법이다. 쉬운 이해를 위해 예를 들자면, 기존 컴퓨터로 수천 년이 걸릴 암호 해독이 양자컴퓨터를 이용하면 해독 시간을 초 단위로 줄이고 정확도는 증가시킬 수 있게 된다.  전문가들은 양자 컴퓨터가 늦어도 30년 안에, 빠르면 십여년 뒤에 정식 출시될 것으로 보고 있다.     구글, IBM 등 빅 테크 기업들이 이미 나서고 있는 양자 컴퓨터가 상용화되면 보안 위기도 함께 찾아올 것으로 예상된다. 암호해독이 이 정도로 빨라지면 보안·암호체계 자체가 무너질 수도 있다. 또 빠른 계산 덕에 사람보다는 효율 중심의 세상이 올 것이다. 가치보다 효율이 우선시 되면 일자리가 대거 없어지는 것은 물론 이에 따른 윤리적 죄책감도 사라질 수도 있다. 사람보다 기계가 우대받는 시대가 올 수 있다.   기술이 발전할 때마다 새 시대에 맞춰 삶도 변화한다. 스마트폰 상용화로 전화통화보다 문자가 편한 시대가 온 것처럼, 검색을 위해 구글링보다 챗GPT를 탑재한 마이크로소프트의 ‘빙’을 사용하는 시대가 오고 있다. 새로운 것에 대한 두려움보다 트렌드에 뒤처지는 것이 더 무서운 ‘FOMO(Fear Of Missing Out)’의 시대다. 이럴 때 제약 없는 기술 발전을 유도하는 것만이 무조건적인 해답은 아닐 것이다. 그렇다고 인공지능 개발에 제동을 거는 것도 정답이 될 순 없다. 인공지능에 답을 맡길 수 없는 문제라면 시대의 발전 과정을 관측하고 오답 노트를 작성할 때다. 시대에 발맞춰 따라가는, 인공지능이 대답하지 못하는 인간의 지혜가 필요한 시점이다. 우훈식 / 경제부 기자기자의 눈 변화 스마트폰 사용 양자 컴퓨터 과거 스마트폰

2023-05-23

[박종진의 과학 이야기] 양자얽힘

이번 노벨물리학상은 양자얽힘 현상을 연구한 과학자 세 사람에게 돌아갔다. 그런데 양자얽힘이란 도대체 무엇인가? 이야기를 쉽게 하도록 예를 들어 본다.     일란성 쌍둥이가 있었는데 형은 서울에 살고 동생은 부산에 산다고 가정하자. 서울 사는 형이 감기에 걸려서 기침했다. 그와 동시에 부산에 사는 동생도 열이 나며 콧물을 흘렸다. 영화나 소설 속에 나오는 이야기 같다.     그런데 양자역학의 세계에서도 똑같은 일이 벌어진다. 양자란 원자보다 훨씬 작은 소립자를 말하는데 우리에게 익숙한 양자로는 원자핵 주위를 도는 전자가 있다. 출신이 같은 전자는 서울에 있는 전자의 성질이 바뀌면 부산에 있는 전자의 성질도 따라서 바뀐다. 지구에 있는 전자의 성질에 변화가 생기면 달에 있는 전자의 성질도 변한다. 북극성에 있는 전자의 정보가 바뀌면 직녀성에 있는 전자의 정보도 동시에 바뀐다.     도대체 말이 되지 않는다. 아인슈타인은 우주에 빛보다 빠른 것은 없다고 했다. 21세기의 첨단 물리학은 빛은 어디에서나 같은 속력이고 가장 빠르다는 것을 토대로 한다. 그런데 양자역학에서 정보의 전달은 빛보다 훨씬 빠르다. 아니, 아예 동시에 변한다. 달도 차면 기운다더니 어느새 한물가버린 아인슈타인은 이것을 이해하지 못해서 그냥 '유령 현상'이라고 했다.   현재 우리 물리학은 블랙홀의 특이점을 설명하지 못하고, 양자얽힘 현상이나 양자 도약도 제대로 이해하지 못한다. 언젠가는 밝혀지겠지만 아직도 우리는 뉴턴에서 아인슈타인으로 이어지는 고전물리학과 양자역학 사이를 왔다 갔다 하고 있다.     우리는 한때 세균의 존재를 알지 못해서 병이 세균에 의해서 발생하고 전염된다는 사실을 몰랐다. 지금 인류는 바이러스와 힘겨운 싸움을 하는 중인데도 아직 바이러스와 세균을 혼동하고 있다. 하지만 과학의 발달로 이제는 세균을 정복하고, 나아가서는 바이러스를 퇴치하는 중이다. 그런 식으로 양자역학도 단계적으로 밝혀지고 있다,   지금까지는 정보를 전달하려면 전파를 이용했다. 전파는 빛과 같은 속도다. 전화, 라디오, TV 같은 기기로 지구는 물론이거니와 가까운 우주 어는 곳이든 큰 불편 없이 가능했다.     그런데 지구에서 현재 화성에서 일하고 있는 탐사 로버에 어떤 명령을 하면 15분 걸린다. 지구를 출발한 빛이 15분 후에 화성에 도착하기 때문이다. 반세기 전에 지구를 떠난 보이저 1호는 지금에야 명왕성을 지나 성간에 진입하려고 한다. 아직도 태양계를 벗어나지 못한 보이저호에 어떤 지시를 하려면 약 21시간을 기다려야 한다. 만약 보이저호에 승무원이 탔다면 그와 간단한 카톡 인사를 주고받는데 가는 데 하루, 오는 데 하루가 걸린다는 말이다.   퀴리 부인이 처음으로 라듐이란 방사성 물질을 발견했을 때 세상은 라듐이야말로 전가의 보도라고 생각했다. 그래서 화장품에도 넣고, 비누에도 넣고, 치약에도 넣었다. 그러나 소량이라도 방사성 물질에 노출되면 유전자에 변화가 생긴다. 쉽게 말해서 원자폭탄의 피해를 보는 것과 같다.     그 당시는 방사성 물질이 우리 인간에게 어떤 피해를 주는지 몰라서 그랬다. 마찬가지로 지금 우리는 양자역학에 대해서 잘 모르고 있다. 원자보다 작은 입자의 세계에서는 아직 우리가 모르는 것이 많다. 양자얽힘도 바로 그런 현상 중의 하나다. (작가)           박종진박종진의 과학 이야기 양자 고전물리학과 양자역학 양자역학도 단계적 양자 도약

2023-01-20

'민심대이동' 설연휴 첫 양자 토론…이재명·윤석열 '전략' 고심

(서울=연합뉴스) 김수진 이은정 기자 = 오는 설 연휴 기간 더불어민주당 이재명 대선 후보와 국민의힘 윤석열 대선 후보가 벌일 양자 토론에 관심이 쏠린다. 토론 날짜를 두고 한바탕 샅바 싸움을 벌인 양당은 30일 혹은 31일 저녁 7∼10시 실시하는 두 가지 안을 지상파 3사에 제안, 회신을 기다리고 있다. 다만 지상파 3사의 편성 계획에 따라 두 안이 받아들여지지 않을 수 있고, 국민의당이 지상파 3사를 상대로 방송금지 가처분 신청을 내 법원 판단을 기다리고 있는만큼 '불발'의 불씨도 아직 남아있다. 어쨌거나 두 후보의 '진검승부'가 치러지게 되면 온 가족이 둘러앉은 설 밥상머리의 이야깃거리로 떠오를 가능성이 크다. 탄핵 여파로 '5월 대선'이 처음 치러진 지난 19대 대통령 선거 때에 이어 1987년 민주화 이후 두번째로 설 명절을 낀 대선이 실시되는 셈이다. 더구나 판세가 혼전을 거듭하는 현 상황에서 대선 한 달여 전 굳어지는 설 민심이 변곡점이 될 것이란 분석이 나온다. 따라서 두 후보 모두 이번 토론을 기점으로 확실한 승기를 잡기 위해 준비에 만전을 기하고 있다.   민주당은 TV토론 태스크포스(TF)를 꾸려 이번 양자 토론에 대비하고 있다. 그간 토론 실무협상을 이끌어온 박주민 방송토론콘텐츠 단장이 TF 수장을 맡았고, 공보단까지 TF에 합류해 전략을 구상 중이다. 민주당의 가장 큰 고민은 아이러니하게도 '이재명 후보가 토론을 잘할 것'이란 세간의 인식이다. 윤 후보는 프롬프터 문제로 인한 '80초간의 연설 침묵' 헤프닝 등 '말 잘하는 후보가 아니다'라는 인식이 있어 조금만 잘해도 돋보일 가능성이 있지만, '달변가'로 알려진 이 후보는 아무리 잘해도 '본전'이라는 우려가 있다. 강훈식 선대위 전략본부장은 지난 18일 기자간담회에서 "상대 후보가 토론을 못 한다는 인식이 확산돼 조금만 잘해도 잘하는 것처럼 보이는 반면, 저희 후보는 워낙 (토론을) 잘한다고 인식돼 그게 TV토론에서의 가장 큰 약점"이라고 말한 바 있다. 이에 따라 민주당은 이번 토론회에서 이 후보가 윤 후보와 언쟁을 벌이기보다는 정책 비전을 재차 설파하는데 무게를 두겠다는 전략이다. 이 후보가 그간 내놓은 공약·정책의 세세한 내용까지 꿰고 있는 만큼, 이러한 면모를 다시금 강조하며 자연스럽게 윤 후보와 차별성을 부각하겠다는 '포지티브 전략'이다. 이 후보에게 '강한 사람'이라는 이미지가 있는 만큼, 윤 후보를 무조건 공격하거나 몰아세우는 태도는 자제할 계획이다. 오히려 이 후보가 윤 후보의 의견을 경청하고, 일정 부분 동의하는 모습을 보여줄 것으로 보인다. 선대위 관계자는 "후보자로서 준비된 면모를 (윤 후보와) 비교해 보여 수 있는 기회여야 하는 동시에 강한 이미지가 굳어지지 않도록 하는 측면도 고려해야 한다"며 "정책을 유연하게 설명하고, 합리적인 태도를 견지하는 모습을 보여드릴 것"이라고 말했다.     국민의힘 윤석열 대선 후보는 이번 기회를 통해 '정치 초보'라는 인식을 불식시키겠다는 각오다. 이번 토론을 기점으로 그동안 '1일 1망언' 등 각종 실언 논란과 같은 오명을 씻어내기 위해 총력을 기울일 것으로 보인다. 윤 후보가 당내 경선 기간 총 10여 차례에 달하는 토론회를 거치면서 자신감도 붙은 상태라는 후문이다. 윤 후보는 전날 '양자 TV토론'과 관련한 취재진의 질문에 "국민 앞에 자신의 국정 운영 철학을 상대 후보와 논하는 걸 피해서야 되겠나"라며 "제가 가진 생각을 국민께 솔직히 말씀드리는 기회로 생각한다"고 말하기도 했다. 토론 주제가 국정 현안 전반에 관련한 것이 될 것으로 예상되는 만큼 그동안의 정책 공약 리뷰 알릴 기회로 삼을 방침이다. KBS 앵커 출신인 황상무 단장을 중심으로 꾸려진 토론준비단은 주제별 예상 질문과 답변을 준비하는 등 디테일에도 신경을 쓰고 있는 것으로 전해진다. 특히 이 후보의 최대 약점으로 꼽히는 대장동 의혹에 대해서 파고들 것으로 예상된다. 윤 후보가 검사 출신인 만큼 법률과 관련된 사안에 대해서만큼은 대장동 의혹 관련 공세에는 적극적으로 나설 것으로 보인다. '대장동 1타 강사'로 잘 알려진 원희룡 정책본부장과 '이재명 저격수'로 김은혜 공보단장이 윤 후보의 토론 준비에 힘을 보탤 전망이다. 이미지 관리에도 힘쓸 것으로 보인다. 윤 후보는 그동안 말할 때 고개를 좌우로 돌리는 '도리도리'나 경선 기간 경쟁 상대인 홍준표 의원의 신체를 툭 치는 등 태도 논란에 휩싸인 바 있다. 선대본부 관계자는 통화에서 "윤 후보가 토론에 약할 것이라는 우려를 벗어 내고 새로운 모습을 보여드릴 수 있도록 준비에 최선을 다할 것"이라고 말했다. 한편 국민의당 안철수 대선 후보 측은 양자 TV토론 추진에 반발하며 전날 지상파 3사를 상대로 '대선후보 초청 토론 방송금지 가처분 신청서'를 법원에 제출했고, 심문기일은 24일로 예정됐다. 정의당 심상정 대선 후보 측도 양당만 참여하는 TV토론에 강력히 반발하며 가처분 신청을 내겠다는 입장이다. gogogo@yna.co.kr (끝)     〈저작권자(c) 연합뉴스, 무단 전재-재배포 금지〉  민심대이동 설연휴 양자 토론 이재명 후보 tv토론 태스크포스

2022-01-20

북한대표부 김명길 공사 개인 신분으로 LA방문

빌 리처드슨 미국 뉴멕시코 주지사와 면담을 마친 김명길 유엔주재 북한대표부 공사 일행이 라스베이거스와 LA를 방문한다고 미 정부 고위 관리가 밝혔다. 익명을 요구한 이 관리는 김 공사와 북한대표부 백정호 참사가 미 당국에 LA 뿐 아니라 라스베이거스를 '개인적으로 여행'할 계획임을 밝혔다고 확인했다. 그는 그러나 이들의 여행에 대해 더 구체적인 내용은 밝히지 않았다. 유엔 주재 북한대표부 소속인 두 사람은 뉴욕시에서 반경 24마일 이상 벗어날 때는 특별 허가를 받아야 한다. 김 공사 일행은 지난 19일 뉴멕시코 주지사 공관에서 리처드슨 주지사와 만났다.

2009-08-24

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