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슈뢰딩거의 고양이가 무엇인지 궁금하니? 이를 설명하는 세상에서 가장 작은 영상이 공개됐어. 과학 마녀 일리가 놓칠 수 없지. 일리와 함께 보러 갈 사람~?
Q.귀엽게 생긴 넌 누구니?
안녕? 나는 슈뢰딩거의 고양이야. 슈뢰딩거의 고양이는 서로 다른 상태가 공존하는 양자역학을 설명하는 사고 실험이야. 이 실험은 상자 속에 고양이 한 마리와 1시간이 지나면 50%의 확률로 깨지는 독약 병이 들어 있을 때, 1시간 뒤 고양이의 생존 확률을 예측하는 내용이지. 8월 8일, 중국과학기술대학교 외 공동연구팀은 슈뢰딩거의 고양이를 설명하는 세상에서 가장 작은 영상을 공개했어.
Q.영상은 어떻게 만들어졌어?
나는 파란색 배경 위에 노란색 점으로 표현됐어. 이 노란색 점은 지름이 대략 0.3nm(나노미터)●인 루비듐 원자야. 연구팀은 파란색 배경 위에 루비듐 원자를 무작위로 배열했어. 이후 레이저로 원자를 붙잡는 ‘광학 핀셋’ 기술로 루비듐을 붙잡아 옮겼어. 루비듐은 붉은 계열의 레이저에 쉽게 붙잡혀 정밀하게 제어하기 좋다는 특징이 있단다. 이 과정에서 루비듐 위치를 99.92% 정확도로 찾아내는 특수 카메라가 쓰였어. 특수 카메라 덕분에 레이저가 루비듐을 원하는 위치로 옮길 수 있었지.
Q.이 과정에서 인공지능(AI)이 쓰였다며?
맞아. 수많은 원자를 일일이 원하는 위치에 놓으려면 시간이 오래 걸려. 그래서 연구팀은 원자의 최적 이동 경로를 실시간으로 계산하는 AI 프로그램을 개발했어. AI의 계산 덕분에 레이저는 최대 2024개의 원자를 단 0.052초 만에 원하는 위치로 옮길 수 있었어. 연구팀은 이 방식을 활용해 무작위로 놓인 549개의 루비듐 원자를 슈뢰딩거의 고양이 모양으로 배열하는 데 성공했단다.
Q.이 기술은 어디에 쓰일까?
이 기술은 양자컴퓨터에 쓰일 예정이야. 컴퓨터는 정보를 지닌 원자를 0과 1로 처리해. 반면 양자컴퓨터는 0과 1, 혹은 0과 1이 동시에 존재하는 상태로 원자를 처리해서 컴퓨터보다 계산 과정이 복잡해. 양자컴퓨터의 원자들이 무작위로 놓여 있으면, 0과 1이 동시에 존재하는 상태로 만들기 어렵고 오류가 생기기도 쉬워. 연구팀은 “수천 개의 원자를 원하는 곳에 둘 수 있는 이 기술이 양자컴퓨터에 쓰인다면, 원자의 간격이 일정해져 계산이 더욱 빠르고 정확해질 것”이라고 기대 중이야.
