사이언스 슬램D 73회, 양자 신호 변환기·중력파 등 첨단 연구 고교생에 소개

행사 개요

국가과학기술연구회(NST)·기초과학연구원(IBS)·대덕넷이 공동 주최하는 사이언스 슬램D의 73번째 행사가 '보이지 않는 신호들의 세계'를 주제로 진행됐다. 한국천문연구원·IBS·한국기계연구원·한국표준과학연구원 소속 박사 4인이 각 10분씩 발표했으며, 질의응답은 학생들이 종이비행기 형태로 질문을 무대에 던지는 방식으로 운영됐다.

양자 신호 변환기: 극저온 큐비트를 빛 신호로

이번 행사에서 양자 기술 분야의 발표를 맡은 KRISS 차진웅 박사는 양자 신호 변환기(Quantum Transducer)의 작동 원리를 소개했다. 현재 대표적인 초전도 방식 양자 컴퓨터는 절대영도에 가까운 극저온(-273℃ 수준)에서 기가헤르츠 대역 마이크로파 신호로 동작한다. 이 신호가 상온에 노출될 경우 열 잡음에 의해 양자 정보가 파괴되기 때문에, 물리적으로 떨어진 양자 컴퓨터 간 직접 연결은 근본적인 난제로 남아 있다.

차 박사팀의 접근법은 수백 나노미터 크기의 실리콘 나노구조체를 중간 매개체로 사용하는 2단계 변환 방식이다. 마이크로파 형태의 큐비트 신호를 먼저 나노구조체의 기계적 진동으로 전환한 뒤, 이를 다시 열 잡음에 상대적으로 강한 광신호(빛)로 변환한다. 이 경로가 확보되면 양자 정보를 광섬유를 통해 원거리로 전송할 수 있어, 분산된 양자 컴퓨터들을 하나의 네트워크로 묶는 양자 인터넷 인프라의 기반 기술이 될 수 있다는 것이 차 박사의 설명이다. 다만 이날 발표는 연구 방향과 개념 소개 수준이었으며, 실제 변환 충실도(fidelity)나 전송 손실 등 정량적 성능 지표는 공개되지 않았다.

중력파 천문학과 복잡계 과학

한국천문연구원 김경민 박사는 2015년 미국 LIGO가 이벤트 GW150914로 중력파를 최초 직접 검출한 이후 개막한 중력파 천문학의 현황을 소개했다. 아인슈타인이 100여 년 전 일반상대성이론으로 예측했던 시공간의 물결을 실제로 감지함으로써, 빛을 거의 방출하지 않는 블랙홀 등 천체의 질량·거리·자전 속도 측정이 가능해졌다. 지하·우주·달에 구축될 차세대 검출기 계획도 함께 언급됐다.

IBS 유정완 박사는 복잡계 과학의 핵심 개념인 창발(emergence)과 동기화를 다뤘다. 반딧불이 집단 동기 발광, 보행 공명으로 진동이 증폭된 런던 밀레니엄 브리지 사례, 미분방정식 기반 관계 역학 모델 등 구체적 사례로 개체 간 상호작용이 예측 불가능한 거시적 집단 현상을 낳는 원리를 설명했다. 한국기계연구원 전승규 박사는 AI가 세포 상태와 오염 여부를 스스로 판단해 배양·폐기를 결정하는 자율실험실 구축 연구를 발표했다.

행사 결과와 의미

이날 우승은 김경민 박사가 차지했으며, 오는 12월 열리는 왕중왕전에 출전 자격을 얻었다. 질의응답에서는 블랙홀 내부 환경, 복잡계와 나비 효과의 차이, 연구 슬럼프 극복법, 생명과학에서 기계공학으로의 융합 진로 등 다양한 학생 질문이 나왔다. 사이언스 슬램D는 연구자와 청소년 간 직접 소통을 목적으로 하는 행사로, 과거 회차 영상은 유튜브 사이언스 슬램D 채널에서 공개 중이다.