# 2025년 노벨 물리학상 > Clean Markdown view of GeekNews topic #23517. Use the original source for factual precision when an external source URL is present. ## Metadata - GeekNews HTML: [https://news.hada.io/topic?id=23517](https://news.hada.io/topic?id=23517) - GeekNews Markdown: [https://news.hada.io/topic/23517.md](https://news.hada.io/topic/23517.md) - Type: GN+ - Author: [neo](https://news.hada.io/@neo) - Published: 2025-10-08T13:34:37+09:00 - Updated: 2025-10-08T13:34:37+09:00 - Original source: [nobelprize.org](https://www.nobelprize.org/prizes/physics/2025/popular-information/) - Points: 1 - Comments: 1 ## Topic Body - **John Clarke**, **Michel H. Devoret**, **John M. Martinis**는 전통적으로 미시적 영역에서만 가능한 **양자 현상**을 손에 들 수 있을 만큼 큰 시스템에서 구현함 - 이들은 **초전도 전기 회로**를 통해 여러 입자로 구성된 시스템에서 **거시적 양자 터널링**과 **에너지 양자화**를 직접 입증함 - 실험에서 시스템은 **터널링 현상**으로 상태를 변화시키며, 에너지를 특정한 크기만큼만 흡수하거나 방출함 - 이번 연구는 **거시적 규모에서 관측 가능한 양자 효과**와 이론적·실험적 의미에 대한 깊은 이해를 제공함 - 이 성과는 **양자 기술** 개발과 **양자 컴퓨터** 실현의 기초가 되는 중요한 실증임 --- ### 양자적 성질, 인간의 규모에서 관측 2025년 노벨 물리학상 수상자인 **John Clarke**, **Michel H. Devoret**, **John M. Martinis**는 실험을 통해 **양자 세계의 특이한 현상**이 손에 들 수 있을 만큼 큰 시스템에서도 나타남을 증명함. 이들이 제작한 초전도 전기 회로는 상태 간에 터널링 현상을 보이며, 이는 마치 벽을 관통해 움직이는 것과 같음. 또한 회로는 **양자역학**의 예측대로 특정 크기의 에너지만 흡수하거나 방출함. #### 혁신적 실험 시리즈 - 양자역학은 **개별 입자** 수준에서 현상을 설명하나, 일상적인 **거시적 현상**에서는 양자 효과가 드러나지 않음 - 그러나 Clarke, Devoret, Martinis는 **초전도체**로 구성된 전기 회로에서, 많은 입자들이 하나의 거대한 입자처럼 움직이며 **거시적 양자 터널링**을 실험적으로 검증함 - 이 현상은 기존 핵붕괴와 같은 **양자 터널링** 활용 사례와 달리, 수십억 개의 입자가 동시에 동조된 운동을 하는 시스템에서 확인됨 - 실험 회로에는 두 개의 초전도체와 도전성을 가진 얇은 절연벽(Josephson junction)을 두어, Cooper pair의 집단적 운동을 하나의 파동함수로 묘사함 #### 터널과 경계를 넘는 양자역학 - **양자 터널링**은 단일 입자에서 이미 잘 알려진 효과이나, 이번 수상자들은 이것이 다수 입자에서 동시적으로 거시 규모에서도 등장함을 증명함 - Cooper pair는 **동일한 양자 상태**로 묶여 하나의 거대한 입자이자, 집단적 파동함수로 기술 가능함 - Josephson junction은 양자현상 연구의 핵심 소자로, 두 초전도체 사이의 얇은 절연 구간을 통해 파동함수의 상호작용과 거시적 양자 효과를 탐구하는 실험을 가능하게 함 #### 연구 그룹의 실험적 도전 - John Clarke는 Berkeley에서 **초전도체와 Josephson junction**의 다양한 물리학 연구를 이끌었음 - Michel Devoret가 박사 후 연구원으로, John Martinis가 박사과정 학생으로 Clarke와 협력. 세 명은 **거시적 양자 터널링**의 실험적 증거 확보와 정밀 측정에 성공함 - 실험에서는 Josephson junction에 미약한 전류를 공급, **처음에는 0 볼트** 상태를 관측하다가, 일정 시간이 지나면 터널링을 통해 전압이 발생하는 양자적 변화를 수치적으로 기록함 - 동일 실험을 여러 번 반복해 **통계적 데이터**를 누적하여, 핵 붕괴 반감기 측정처럼 **터널링 대기 시간** 분포를 분석함 #### 에너지 양자화와 실험적 정밀성 - 실험 결과, Cooper pair 집단이 마치 하나의 거대한 입자처럼 **동시적 에너지 상태 변화**를 일으키며, 특정 크기의 에너지만 흡수·방출하는 **에너지 양자화**도 확인함 - 마이크로파를 주입해 더 높은 에너지 상태로 격상시키면, 시스템이 **터널링 대기 시간 단축**을 보이며, 양자역학의 예측과 일치함 #### 실용적·이론적 의의 - 기존 거시적 양자현상(예: 레이저, 초전도, 초유체)은 물질의 개별적 양자 성질이 합쳐진 결과임. 하지만 이번 실험은 **거대 집단 자체가 양자적** 상태에 있음을 입증함 - 이 실험은 **Schrödinger의 고양이**라는 사고 실험에 비견할 만하며, 다수 입자 집단이 실제로 양자역학 법칙을 따름을 입증함 - 거시적 양자 상태는 **인공 원자** 등 새로운 실험적 플랫폼, **양자컴퓨터**의 양자비트(qubit) 구현 등 첨단 기술 개발 기반이 됨 - 특히 John Martinis는 실험적 성과를 바탕으로, **양자비트의 0·1 상태를** 회로에서 직접 구현하는 **양자컴퓨터 실험**도 발표함 #### 결론 - 2025년 노벨 물리학상은 **거시적 전기 회로에서 양자 터널링 및 에너지 양자화**를 실험적으로 최초 입증한 Clarke, Devoret, Martinis에게 수여됨 - 이 연구는 **양자역학의 실험적 및 이론적 진보**, 새로운 기술 영역 개척의 계기를 제공함 --- #### 추가 정보 - 올해의 노벨상 관련더 자세한 과학적 배경 자료는 *www.kva.se*와 *www.nobelprize.org*에서 확인 가능 - Press conference, 강연, 전시 등 정보는 *www.nobelprizemuseum.se*에서 찾을 수 있음 --- #### 2025년 노벨 물리학상 수상자 - **John Clarke**: 1942년 영국 캠브리지 출생, 1968년 University of Cambridge 박사, 현재 University of California, Berkeley 교수 - **Michel H. Devoret**: 1953년 프랑스 파리 출생, 1982년 Paris-Sud University 박사, 현재 Yale University/University of California, Santa Barbara 교수 - **John M. Martinis**: 1958년 출생, 1987년 University of California, Berkeley 박사, 현재 University of California, Santa Barbara 교수 *“전기 회로에서의 거시적 양자 터널링 및 에너지 양자화 발견”* ## Comments ### Comment 44689 - Author: neo - Created: 2025-10-08T13:34:39+09:00 - Points: 1 ###### [Hacker News 의견](https://news.ycombinator.com/item?id=45501189) * 저는 노벨상 수상자에게 전자공학을 배웠음 물리학 경력과 박사 과정에서 아날로그 전자공학이 제일 어렵고 동시에 가장 보람 있는 수업이었음 밤새 실험실에서 필터 동작시키려고 씨름했고, 몇 시간 자고 다시 해 뜨기 전에 실험실을 찾았던 기억이 있음 대부분 미루기 때문이었지만, 그 시절은 정말 멋진 추억임 그때 제일 이해가 안 되던 개념이 전류원이라는 것이었음 전압원은 익숙했으나, 전류원은 뭔가 마법 같았음 Martinis 교수님께 질문했는데, 그분은 내가 왜 이해하지 못하는지 이해를 못하는 눈치였음 정답은 피드백(피드백 제어) 좋은 전압원도 피드백이 필요함 교수님은 피드백이 너무 익숙하다 보니 그게 핵심이라는 걸 언급하지 않았던 건데, 나는 제어 개념 자체를 들어본 적이 없었음 결국 교수님 랩에 학부 연구원으로 지원했으나 거절당함 개인적으로 전류원 개념을 이해 못한 것 때문이라고 생각하지만, 지원 시기가 늦어서 그럴 수도, 아니면 A- 성적(미루기 때문) 때문이었을 수도 있음 결국 생체물리학 연구자에게 찾아갔고, 그때부터 완전히 다른 길인 생체물리학자가 되었음 지금 돌이켜보면 운이 좋았다고 생각함 생체물리학이 내 인생의 한 부분이 될 줄 몰랐음 물론 양자 물질이나 QI/QC 분야로 갔어도 재밌었을 수도 있음 지금은 Mike and Ike(교과서)로 공부 중이며 정말 흥미롭게 느끼고 있음 박사 학위 이후에는 산업 제어 & 자동화 스타트업 공동창업을 했음 이제는 피드백, 그리고 전류원에 대해 꽤 잘 이해하고 있음 (오래 걸렸지만 결국 배움) (참고로, 좋은 전압원은 저항을 조절하고, 좋은 전류원은 전압을 조절한다는 점도 중요함. 내가 전류원이 더 어렵게 느껴졌던 이유는, 전압원(배터리)에 너무 익숙했던 탓이 큼. 사실 더 비판적으로 접근했어야 했음. 실제로는 이상적인 전압원(매우 높은 저항)은 비교적 쉽게 만들 수 있지만, 이상적인 전류원(0 저항)은 정말 어렵다는 점도 알게 됨) * "좋은 전압원은 저항을 조절하고, 좋은 전류원은 전압을 조절한다"는 말이 약간 혼동을 줄 수 있을 것 같음 전압원이 전류를, 전류원이 전압을 조절한다는 의미인지 물어보고 싶음 (별 의미 없을 수도 있지만, 그냥 궁금해서 적어봄) * 만약에 이상적인 전류원을 만들어서 50mA로 맞춘 다음 누군가에게 찌른다면 꽤 무서울 것 같음 * "잘 이해하고 있음*"이라고 쓴 건 오타였음 (수정이 안 되어서 아쉬움) * 피드백 없이 비효율적이지만 고정 전류원을 만드는 방법도 가능함 1. 회로에서 전류를 소비하는 쪽의 최대 저항을 측정 2. 그 저항보다 몇 배나 더 큰 저항을 준비 3. 큰 저항에 아주 큰 전압원을 연결해서 원하는 전류가 흐르도록 세팅 4. 전류를 소비하는 회로를 이 큰 저항과 직렬로 연결해서 동작시키면 됨 * Fred Ramsdell이 이번에 2025년 노벨 생리의학상을 수상했음 현재 완전히 "오프그리드" 하이킹 중이라 연락이 안 되고 있다고 함 [관련 기사](https://www.france24.com/en/live-news/20251006-unreachable-nobel-winner-hiking-off-the-grid) * Devoret와 Martinis도 실제로 양자공학을 새로운 단계로 이끌고 있음 Devoret는 Google Quantum AI에서, Martinis는 Qolab에서 활동 중임 내 친구도 Devoret와 함께 박사 과정을 하고 있고, Martinis와 일하는 사람도 알고 있음 이번 노벨상으로 두 분 모두 여러 초청 강연과 기조연설 요청을 받을 테니, 지도교수님 얼굴 다시 볼 수 있을지 궁금함 * 초청 강연은 대부분 본인이 선택할 수 있지만 한 가지 예외가 있음 노벨상 규정에 따르면, 수상자는 노벨상 선정 기관에서 선정된 주제로 6개월 이내에 반드시 한 번의 강의를 해야 한다는 룰이 있음 2024년 노벨 물리학상(신경망의 뿌리 관련) 강의도 시상식 직전 열린 바 있고, 스웨덴 방송 교육 채널과 [YouTube](https://www.youtube.com/watch?v=XDE9DjpcSdI)에서 시청 가능함 [관련 영상 링크](https://urplay.se/program/239905-nobelforelasningar-2024-geoffrey-hinton-fysikpristagare) * Devoret가 Schoelkopf 없이 단독으로 주목받는 모습이 조금 낯설게 느껴짐 * UCSB 물리학과에서 시간 보내며 Martinis 교수를 만났음 Martinis 교수는 실험 물리학자 중에서도 전자공학과 계측에 대해 일반적인 전기공학 전공자보다 훨씬 더 많은 지식을 가지고 있었음 교수님이 개발한 회로, 문서, CAD 파일 등의 자료를 위키 형태로 공유했었고, 전자장비 제어를 위한 오픈소스 소프트웨어도 공개했었음 UCSB가 또 한 번 노벨상을 받게 되어 자랑스러움 * UCSB 물리학과를 응원하고 싶음 * Martinis가 수상한 노벨상 관련 연구는 대부분 NIST(미국 표준기술연구소, 상무부 소속)에서 진행된 것이란 점도 언급할 필요가 있음 * 이러한 양자 현상 및 거시적인 양자효과가 왜 중요하고 흥미로운지 이해하고 싶다면 Anil Ananthaswany의 “Through Two Doors at Once”를 추천하고 싶음 * 혹시 이게 이중 슬릿 실험(double slit experiment)을 다루는 책인지 궁금함 * University of California, Berkeley와 University of Cambridge가 계속해서 뛰어난 노벨상 수상자 동문 명단을 확장하는 모습을 보는 게 멋짐 Paris-Sud University는 처음 들어봤는데, 이로써 해당 대학 출신 네 번째 노벨상 수상자가 탄생하는 셈임 * 프랑스 고등교육 시스템은 미국과 완전히 다름 교육과 연구 기관이 분리된 경우도 많고, 많은 연구와 학위가 여러 대학/연구기관의 합작으로 이루어짐 예를 들어 하나의 연구실이 5개의 학교와 3개의 국립 연구소가 함께 운영되기도 하고, 학생이 여러 기관의 공동 학위 프로그램을 통해 다른 학교 명의의 학위를 동시에 받기도 함 그래서 외부 입장에서 전체 구조를 이해하기 어려운 편임 * 문과스러운 질문이 있는데 "벽에 던진 공은 항상 튕겨 나오는데, 미시세계의 입자는 장애물을 그냥 관통해 다른 쪽에 나타날 수 있다. 이것을 터널링이라 한다" 이 현상이 실제로 입자가 벽에 부딪히지 않고 미세 공간을 통해 통과하는 걸 의미하는지, 아니면 더 신기한 일이 벌어지는 건지 궁금함 * 질문이 전혀 어리석지 않음 고전적으로는 입자가 벽을 요리조리 피해 지나가는 걸 상상할 수 있음 하지만 양자역학의 터널링은 완전히 다른 개념임 여기서 "벽"은 실제 물체라기보다 에너지 장벽을 의미함 고전적으로는 입자가 그 장벽을 넘어갈 에너지가 없으면 절대 통과하지 못하지만, 양자역학에서는 입자가 파동성을 띠며, 파동함수의 진폭이 장벽을 지나면서 감소하긴 해도 0이 되진 않음 그 결과 장벽 반대편에도 입자가 존재할 확률이 아주 작지만 존재하게 되어, 실제로 측정해 보면 반대편에서 발견될 수 있음 이번 노벨상 수여 배경이 되는 실험의 대단한 점은, 전자 같은 단일 입자가 아닌, 거시적인 파동함수를 공유하는 많은 입자가 동시에 터널링된 것이 측정되었다는 것임 이들은 파동함수가 장벽을 뛰어넘어 연결된 '코히런트 상태'로, 그 결과 장벽 반대편에도 유의미한 확률 진폭이 남아 관측 자체가 가능했음 * 더욱 신기한 현상이 맞음 하나의 입자가 저에너지 상태 A에 있다가, 중간의 높은 에너지 상태 B를 거쳐, 다시 낮은 에너지 상태 C로 이동해야 하는 상황을 상상해보면 됨 고전적으로는 외부 에너지가 공급되지 않으면 A에서 C로 못 가겠지만, 실제론 입자가 에너지 없이도 C로 순간이동하듯 이동하는 현상이 관측됨 이때 입자가 정말 B를 거쳤는지 의문이 남음 (실제로는 B를 지나지 않은 것처럼 보인다고 이해하면 됨) * 이 현상의 단순화된 버전은 "포텐셜 장벽" 개념과 비슷함 공이 언덕(에너지 장벽) 앞에서 충분한 속도가 없으면 넘지 못하듯이, 고전역학에서는 입자가 장벽을 넘으려면 충분한 에너지가 있어야 함 하지만 양자에서는 에너지가 부족해도, 파동함수가 장벽 안에서 지수적으로 감소하면서도 아예 0이 아닌 값이 남아, 그 결과 반대편에서 입자가 보일 확률이 존재함 * 양자역학에서는 "공"(혹은 이상적인 입자)에 파동함수가 따라다님 이 파동함수를 계산해 보면, 벽 건너편에도 입자가 존재할 확률이 0이 아닌 값이 남게 됨 혹시 더 깊은 설명이 있을 수 있겠지만, 내가 이해한 바로는 이렇다는 점을 공유하고 싶음 * 여기서 말하는 "단일 입자"는 우리가 아는 고전적인 공과 같은 입자가 아니라, 상황에 따라 파동이자 입자로 동작하는 "양자 객체"임 확실히 신비로운 개념임 * 오늘 아침 뉴욕타임즈 기사도 읽어봤는데 만족스럽지 않았음 그래서 HN에 들어와 더 나은 정보를 찾고 싶었고, 실제로 더 나은 기사와 설명을 발견해서 만족스러웠음 여기에 소개된 기사는 고등학생 수준이지만, 은퇴한 물리학 박사 입장에서 실험과 이론을 잘 이해할 수 있었음 * 매년 노벨 물리학상에서 어떤 혁신적인 발견이 주목받을지 늘 기대됨 앞으로도 최신 발전에 대해 배우게 될 생각에 설렘이 큼