2025 노벨 물리학상 John Clarke, Michel Devoret, John Martinis 3명

[Solaris]

2025년 노벨 물리학상은 John Clarke, Michel H. Devoret, John M. Martinis 세 명에게 수여되었습니다. 

노벨 위원회는 이들의 연구가 양자 컴퓨팅, 양자 암호기술, 양자 센서 등의 차세대 양자기술 발전에 기여할 가능성이 있다고 평가했습니다. 

발표된 상금은 1,100만 스웨덴 크로나(약 16억)로 세 명이 나눠 가질 예정입니다.

수상 이유:  양자 터널링 및 전기 회로 내 에너지 양자화(quantisation in electric circuits) 관련 연구 성과

양자터널링이란

일반적인 고전 물리학에서는 벽이 있으면 입자가 그 벽을 통과할 수 없습니다.
하지만 양자역학에서는 입자가 파동의 성질을 가지기 때문에, 에너지가 충분하지 않아도 확률적으로 

벽을 ‘뚫고’ 반대편으로 나타날 수 있습니다. 이것을 양자 터널링(Quantum Tunnelling) 이라고 합니다.

예를 들어 전자가 얇은 절연막을 “뚫고” 반대편 금속으로 이동하는 현상,
반도체의 터널 다이오드(tunnel diode) 작동 원리,
심지어 핵융합 반응에서도 원자핵이 “에너지 장벽”을 터널링으로 통과 같은 현상을 말합니다.

전기 회로의 에너지 양자화란

전기 회로, 예를 들어 콘덴서나 인덕터, 코일 같은 부품들이 있는 회로는 보통 아날로그(연속적인) 에너지 변화를 갖습니다.
하지만 극도로 작은, 저온의 초전도 회로에서는 이야기가 달라집니다.

전류나 전압이 “연속적”이 아니라, 불연속적인(즉, 양자화된) 에너지 단계로만 존재할 수 있습니다.

마치 전자가 원자 내에서 특정 껍질(에너지 준위)에만 존재할 수 있는 것과 비슷한 것입니다.

이걸 실험적으로 관측하고 제어한 것이 이번에 수상한 3사람 John Clarke, Michel Devoret, John Martinis 의 업적입니다.

이 연구는 양자 전기공학(quantum electrical engineering)의 기초를 세웠다고 할수 있습니다.
즉, 전자 회로를 단순한 전류·전압의 흐름이 아닌, 양자 상태를 조작하는 장치로 만든 것입니다.

이로부터 파생된 기술이 바로 다음 세 가지입니다 
초전도 큐비트 (Superconducting qubit) : 전기 회로를 양자적으로 제어해 만든 인공 원자. 구글과 IBM의 양자컴퓨터에 쓰입니다.
조셉슨 접합 (Josephson junction) : 초전도체 사이에 얇은 절연층을 넣어 만든 구조로, 전자가 양자 터널링으로 흐름.
양자 센서 (Quantum sensor) : 극도로 미세한 자기장·전기장 변화를 감지할 수 있는 장치. MRI·암세포 탐지에도 응용가능합니다.

[오스먼트]

축하드립니다!