노벨상 수상자, 거시적 양자 현상 규명하여 첨단 기술의 길 열다
2025년 노벨 물리학상은 인간의 감각으로 인지할 수 있는 규모에서 양자 영역의 행동을 이해하는 데 있어 중요한 도약을 인정했습니다. 올해 수상은 거시적 양자 터널링과 전기 회로 내 에너지 양자화를 입증한 세 과학자들의 획기적인 실험 연구에 수여되었으며, 이는 추상적인 아원자 입자의 세계와 관찰 가능한 현상 사이의 간극을 좁혔습니다. 그들의 연구는 기술 발전에 심오한 영향을 미치며, 현대 혁신에 대한 양자 역학의 광범위한 영향력을 강조합니다.
노벨 위원회는 수상자들이 “손으로 잡을 수 있을 만큼 큰 시스템에서 양자 세계의 기묘한 속성…을 구체화”하는 데 성공했다고 강조했습니다. 이 성과는 입자가 장벽을 통과하는 능력(터널링)과 같은 양자 효과가 더 큰 규모에서는 무시할 수 있게 된다는 오랜 가정을 뒤흔듭니다. 전통적으로 개별 원자는 양자 현상을 나타낼 수 있지만, 수많은 입자로 구성된 테니스공과 같은 거시적 물체는 그렇지 않습니다.
올해 노벨상 수상자인 존 클라크, 미셸 데보레, 존 마티니스는 1980년대 캘리포니아 대학교 버클리에서 결정적인 실험을 수행했습니다. 그들의 연구는 양자 터널링을 나타내는 초전도 전기 시스템 개발로 정점을 이루었습니다. 이는 이 시스템이 이전에 아원자 영역에 국한되었던 현상인, 입자가 반사되는 것이 아니라 장벽을 통과하는 것과 유사한 방식으로 물리적 상태 간을 전환할 수 있음을 의미했습니다.
이 연구의 중요성은 시스템이 측정될 때까지 여러 상태에 동시에 존재할 수 있다는 양자 중첩의 직관에 반하는 특성을 설명한 슈뢰딩거의 유명한 상자 속 고양이 사고 실험과 비교되었습니다. 슈뢰딩거의 실험은 양자 원리를 일상적인 물체에 적용하는 것의 명백한 부조리함을 강조하려는 것이었지만, 클라크, 데보레, 마티니스의 연구는 양자 역학적 예측이 실제로 더 큰 규모의 현상에 대해서도 사실임을 실증적으로 증명합니다.
클라크는 그들의 발견이 다양한 현대 기술을 가능하게 하는 데 중요한 역할을 했다고 밝혔습니다. 노벨 위원회는 “오늘날 사용되는 어떤 첨단 기술도 휴대폰, 카메라… 및 광섬유 케이블을 포함하여 양자 역학에 의존하지 않는 것은 없다”고 말하며 이러한 의견을 반영했습니다. 이는 기초 물리학 연구에서 실질적인 소비자 전자제품 및 통신 인프라로 이어지는 직접적인 계보를 강조합니다.
이 인정은 현대 인공지능의 기반이 되는 분야인 머신러닝에 대한 기초적인 기여로 제프리 힌튼과 존 호필드에게 수여된 2024년 노벨 물리학상에 이어집니다. 2023년에는 레이저를 사용하여 전자의 빠른 움직임을 연구하여 전자 역학에 대한 이해를 발전시킨 유럽 과학자들이 수상했습니다. 2025년 상에는 1,100만 스웨덴 크로나(약 100만 달러)의 상금이 포함됩니다.