“양자 오류 검증방법 찾아… 상용화 돌파구”

‘네이처’에 논문 게재 최순원 MIT 교수

최순원 매사추세츠공대(MIT) 교수가 6일 본보와의 화상 인터뷰에서 연구 성과를 설명하고 있다. 최지원 기자 jwchoi@donga.com

“양자 시뮬레이터의 경우 5년 내 상용화가 가능할 것으로 예상됩니다. 양자 오류를 검증하지 못하는 것이 상용화의 걸림돌이었는데 이번 연구로 돌파구를 찾게 됐습니다.”

최근 국제학술지 ‘네이처’와 ‘사이언스’에 연달아 양자 관련 논문을 발표한 한국인 과학자 최순원 미국 매사추세츠공대(MIT) 물리학과 교수(36)는 6일 본보와의 화상 인터뷰에서 이같이 말했다.

최 교수는 양자 시뮬레이터의 오류 검증 방식을 개발해 지난달 19일(현지 시간) ‘네이처’에 발표하며 양자 시뮬레이터의 상용화 시기를 크게 앞당겼다는 평가를 받고 있다. 그는 “이론 연구가 양자 기술 상용화에 얼마나 중요한지 알릴 수 있게 됐다”고 밝혔다. 아직 30대 중반인 최 교수는 네이처와 사이언스에 각각 8건의 논문을 게재했다. 그는 대전과학고를 조기 졸업한 뒤 미국 캘리포니아공대(학사), 하버드대(석·박사) 등에서 공부했다.

2017년에는 ‘시간 결정(time crystal)’을 최초로 측정한 공동 연구가 네이처지 표지에 선정되기도 했다. 최 교수는 이 연구 성과를 인정받아 서른 살의 나이로 미 버클리 캘리포니아대에서 기초 과학 분야의 우수한 과학자에게 수여하는 ‘밀러 펠로십’을 수상했다. 최 교수는 “국내 인재가 해외로 나가면 인재가 유출된다고 생각하지만 국내 양자 생태계가 아직 크지 않기 때문에 인재 교류나 국제 협력이 매우 중요한 상황”이라고 했다.

최 교수가 연구한 양자 시뮬레이터는 특정 물질의 양자역학적 현상을 그대로 재현해 놓은 장비다. 양자 시뮬레이터를 이용하면 미지의 물질 특성을 알아내거나 물질 간 화학반응을 예측할 수 있어 신소재나 의료 분야에서 유용하게 쓰일 것으로 기대받고 있다. 하지만 양자 시뮬레이터가 제대로 작동하고 있는지를 확인할 방법이 없어 상용화까지 다소 시간이 걸릴 것으로 전망됐다.

최 교수는 특정 양자 현상이 일어날 때 일정한 패턴이 나타난다는 점에 주목했다. 양자 시뮬레이터가 특정 연산을 할 때 시뮬레이션 결과를 분석했더니 마치 확대한 레이저 빛처럼 고유한 패턴이 나타났다. 손바닥에 레이저를 쏘면 빛이 동그란 원처럼 보이지만 이 빛을 크게 확대하면 원 주위에 자글자글한 패턴이 생성된다. 물질의 상태나 외부 환경에 따라 패턴이 달라지기 때문에 이를 ‘지문’처럼 이용할 수 있다. 양자 시뮬레이터가 작동할 때 같은 패턴이 나타나면 동일한 양자 현상이 계속 일어난다는 의미고 오류가 없다는 것을 확인할 수 있다.

최 교수는 “이 원리를 이용하면 양자 컴퓨터, 양자 시뮬레이터, 양자 센서 등 장비에 관계없이 오류를 확인할 수 있다”며 “그간 상용화에 어려움을 겪었던 양자 산업계에 도움이 되길 바란다”고 했다.

최지원 기자 jwchoi@donga.com