quantum wave

“양자물리학을 양자정보의 언어로 다시 읽다”

2026년 5월 21일, QISCA 학생기자단은 한양대학교 이진형 교수 연구실을 방문했다. 이번 탐방은 양자물리학의 근본 개념이 어떻게 양자정보 연구로 이어지고, 나아가 실제 양자컴퓨팅 기술과 양자 알고리즘으로 확장되는지를 살펴보는 시간이었다. 연구실 방문 과정에서 이진형 교수와 대학원생들은 양자컴퓨팅의 이론적 기반부터 실제 연구 현장에서 다루는 문제까지 폭넓게 설명해주었다. 전문적인 연구 내용을 다루는 자리였지만, 이진형 교수는 어려운 개념을 유머와 비유를 섞어 설명하며 학생기자단이 양자정보 연구의 큰 흐름을 이해할 수 있도록 도왔다. 양자컴퓨팅은 단순히 계산 속도를 빠르게 만드는 기술이 아니다. 양자역학이 품고 있는 낯선 가능성을 계산의 언어로 번역하려는 시도에 가깝다. 고전 컴퓨터가 해결하기 어려운 문제 앞에서, 양자컴퓨팅은 새로운 길을 찾는다. 이를 위해서는 양자 알고리즘을 설계하는 연구와 실제 물리계에서 양자 상태를 안정적으로 다루는 연구가 함께 필요하다. 한양대학교 이진형 교수 연구실은 바로 이 지점에서 양자역학의 근본 원리를 양자정보의 관점으로 해석하고, 이를 실제 양자 알고리즘과 양자기술로 연결하는 연구를 수행하고 있다. 양자역학을 정보·계산·측정의 언어로 해석하다 이진형 교수 연구실의 큰 연구 방향은 양자물리학을 양자정보의 관점에서 다시 해석하는 데 있다. 연구실은 양자역학의 근본 현상을 단순히 물리적 현상으로만 바라보지 않는다. 그 안에 담긴 정보를 어떻게 읽어낼 것인지, 그 정보를 계산에 어떻게 활용할 것인지, 그리고 측정을 통해 무엇을 알 수 있는지를 함께 탐구한다. 그중 중요한 개념 중 하나가 양자 맥락성이다. 양자 맥락성은 양자계의 측정 결과가 대상이 미리 가지고 있던 고정된 성질을 단순히 드러내는 것이 아니라, 어떤 측정 맥락에서 관측하느냐에 따라 본질적으로 달라질 수 있음을 보여주는 개념이다. 이는 고전물리학적 직관과 구별되는 양자역학의 핵심적 특징 중 하나이며, 양자정보 처리와 양자계산의 이점이 어디에서 비롯되는지를 이해하는 데 중요한 기반이 된다. 고전적인 세계에서는 사물의 성질이 관측과 무관하게 이미 정해져 있다고 생각하기 쉽다. 그러나 양자 세계는 그렇게 단순하지 않다. 관측은 단순한 확인 행위가 아니라, 양자계와 상호작용하며 결과를 만들어내는 과정이 된다. 이처럼 양자역학은 우리에게 “무엇을 측정하는가”뿐 아니라 “어떤 방식으로 측정하는가”까지 묻는다. 이러한 관점에서 이진형 교수 연구실은 양자 현상을 순수한 이론적 탐구 대상으로만 다루지 않는다. 양자 상태의 측정, 양자 알고리즘의 효율성, 양자 시뮬레이션의 구현 가능성 등 실제 양자기술과 연결되는 문제를 함께 연구한다. 다시 말해, 연구실의 목표는 양자역학의 근본 원리를 이해하는 데서 멈추지 않고, 그것을 정보 처리와 계산의 자원으로 활용하는 방법을 찾는 데 있다. 리드버그 원자로 복잡한 양자계를 시뮬레이션하다 이진형 교수 연구실의 주요 연구 주제 중 하나는 리드버그 중성원자 플랫폼을 기반으로 한 양자 시뮬레이션이다. 양자 시뮬레이션은 고전 컴퓨터로 정확히 계산하기 어려운 복잡한 양자계를, 제어 가능한 다른 양자계로 모사하려는 접근이다. 자연의 복잡한 양자 현상을 다시 양자계 위에 올려놓고, 그 움직임을 읽어내려는 시도라고 할 수 있다. 특히 분자나 물질의 양자적 성질을 이해하기 위해서는 매우 복잡한 계산이 필요하다. 원자와 전자가 서로 얽히고 상호작용하는 세계에서는 단순한 계산만으로는 전체 구조를 파악하기 어렵다. 그래서 양자컴퓨터와 양자 시뮬레이터는 화학, 물질과학, 신약 개발 등에서 중요한 응용 가능성을 가진다. 리드버그 원자 기반 양자 시뮬레이션은 원자를 일시적으로 높은 에너지 상태인 리드버그 상태로 여기시킨 뒤, 이때 발생하는 원자들 사이의 강한 상호작용을 이용하는 방식이다. 이러한 특성은 여러 입자가 얽혀 있는 복잡한 양자계를 모사하는 데 활용될 수 있다. 마치 복잡한 자연의 악보를 다른 악기로 다시 연주하듯, 리드버그 원자는 분자와 물질의 양자적 구조를 재현하는 하나의 무대가 된다. 현재 연구실은 중성원자 플랫폼에서 분자 시뮬레이션을 실험적으로 구현할 수 있는 해밀토니안을 설계하고, 해당 해밀토니안이 안정적으로 작동할 수 있는 조건을 찾는 연구를 수행하고 있다. 다시 말해, 실제 분자 시스템의 물리적 성질을 양자컴퓨터 위에서 재현하기 위해 어떤 상호작용 구조와 에너지 조건이 필요한지를 탐구하는 것이다. 이 과정에서 중요한 문제 중 하나는 시스템의 가장 낮은 에너지 상태, 즉 기저 상태를 찾는 일이다. 분자의 안정한 구조나 물성을 이해하기 위해서는 해당 시스템의 에너지 고윳값, 특히 가장 작은 고윳값을 구하는 과정이 필요하다. 연구실은 이러한 문제를 효율적으로 해결하기 위한 알고리즘 개발에도 관심을 두고 있다. 이는 향후 양자컴퓨터가 화학, 물질과학, 신약 개발 등 복잡한 계산 문제에 활용될 가능성과도 연결된다. 이미지 확대보기 그림 출처: Paul M. Schindler and Marin Bukov/PRL. 133, 123402(2024) 이미지 확대보기 그림 출처: 한양대학교 이진형 교수님 연구실 소개 발표 자료 중 고전컴퓨터가 흉내 낼 수 없는 양자 이점을 찾아서 양자 알고리즘 연구의 핵심 질문은 “이 알고리즘이 정말로 고전컴퓨터보다 우월한가?”이다. 양자컴퓨터에서 실행된다고 해서 모든 알고리즘이 자동으로 양자 이점을 갖는 것은 아니다. 일부 양자회로는 고전컴퓨터로도 효율적으로 모사될 수 있기 때문이다. 대표적인 예가 Gottesman-Knill 정리이다. 이 정리는 특정한 종류의 양자회로가 고전 알고리즘으로 효율적으로 시뮬레이션될 수 있음을 보여준다. 이는 양자컴퓨터를 사용한다고 해서 언제나 고전컴퓨터를 뛰어넘는 계산 이점이 발생하는 것은 아니라는 점을 시사한다. 이진형 교수 연구실은 이러한 관점에서 어떤 양자 알고리즘이 고전컴퓨터로 흉내 낼 수 있는지, 반대로 어떤 알고리즘이 고전적으로는 효율적으로 모사될 수 없는지를 분석하고 있다. 궁극적으로는 양자 알고리즘의 이점이 단순히 회로의 형태에서 나오는 것이 아니라, 어떤 양자적 자원과 구조에서 비롯되는지를 밝히는 것이 목표이다. 이러한 연구는 양자컴퓨터의 실질적 활용 가능성을 판단하는 데 중요하다. 현재의 양자컴퓨터는 아직 오류와 노이즈가 크고, 사용할 수 있는 큐비트 수와 회로 깊이에도 제한이 있다. 따라서 어떤 문제에서 양자컴퓨터가 실제로 고전컴퓨터보다 유리한지 판단하는 연구는 양자기술의 발전 방향을 정하는 데 핵심적인 역할을 한다. 즉, 지금 쓸 수 있는 제한된 양자 자원으로도 최대의 성능을 낼 수 있는 실용적 알고리즘을 찾아야 하는 것이다. 변분 양자 알고리즘으로 분자의 바닥 상태를 찾다 이진형 교수 연구실은 이러한 실용적 접근의 최전선에 있는 변분 양자 알고리즘의 하나인 VQE(Variational Quantum Eigensolver)도 연구하고 있다. VQE는 양자컴퓨터와 고전컴퓨터를 함께 활용해 물리계의 가장 낮은 에너지 상태인 바닥 상태를 찾는 알고리즘으로, 양자 알고리즘의 대표적인 응용 사례로 꼽힌다. 분자의 안정성과 화학적 성질을 이해하려면 바닥 상태를 알아야 한다. 바닥 상태를 효율적으로 계산할 수 있다면 신약 후보물질이나 수소연료전지 촉매 후보 물질의 특성을 탐색하는 데 활용할 수 있다. 다만 기존 VQE는 바닥 상태를 정확히 찾기 위해 많은 측정을 반복해야 하는 장벽이 있다. 연구실은 베이지안 방법을 접목하여 측정 효율을 극대화하는 연구를 진행중이다. 베이지안 방법이란 측정 결과가 주어질 때마다 기존의 확률분포를 업데이트하며 더 정확한 추정을 해나가는 방식이다. 연구실은 이 기법을 통해 양자 측정을 최소화함으로써, 제한된 양자 자원으로도 원하는 바닥 상태를 빠르고 정확하게 찾아내고자 한다. 이러한 시도는 양자컴퓨터가 실험실을 넘어서 현실의 문제를 해결하는 도구로 자리 잡는 데 기여할 것으로 기대된다. 이미지 확대보기 그림 출처: 한양대학교 이진형 교수님 연구실 소개 발표 자료 중 정밀 측정과 QPE, 양자 상태를 더 효율적으로 읽어내는 방법 이처럼 알고리즘의 매개변수를 잘 조율하는 것만큼이나, 계산된 양자 상태를 정확하고 효율적으로 읽어내는 것도 중요한 과제다. 양자기술을 실제로 활용하기 위해서는 양자 상태를 정밀하게 제어하고 측정하는 능력이 필수적이기 때문이다. 양자 상태는 외부 환경과의 상호작용에 매우 민감하기 때문에 작은 노이즈에도 쉽게 손상될 수 있다. 양자 세계의 정보는 섬세한 파동처럼 존재하며, 잘못 건드리면 쉽게 흐트러진다. 따라서 양자컴퓨터의 성능을 높이기 위해서는 단순히 더 많은 큐비트를 만드는 것뿐 아니라, 양자 상태를 얼마나 정확하게 측정하고 해석할 수 있는지가 중요하다. 이와 관련해 이진형 교수 연구실은 양자 위상 추정 알고리즘, 즉 QPE의 회로 효율성을 높이는 방법을 연구하고 있다. QPE는 양자계의 고유한 위상 정보를 추정하는 중요한 알고리즘으로, 양자화학 계산, 양자 시뮬레이션, 양자 메트롤로지 등 다양한 분야와 연결된다. 그러나 높은 정밀도를 얻기 위해서는 일반적으로 깊은 양자회로가 필요하다는 한계가 있다. 이미지 확대보기 그림 출처: 한양대학교 이진형 교수님 연구실 소개 발표 자료 중 연구실은 앞선 VQE 연구와 비슷하게, 이 한계를 해결하기 위해 베이지안 방법을 활용하는 접근을 탐구하고 있다. 무작정 양자회로를 깊게 만드는 대신, 매 측정 단계마다 고전적인 베이지안 추론을 결합하여 더 적은 측정과 더 얕은 회로 깊이로도 원하는 정밀도에 도달할 수 있다. 이는 노이즈가 큰 현재의 양자컴퓨터 환경에서 특히 중요한 접근이다. 양자회로의 깊이가 길어질수록 오류가 누적되기 쉽기 때문에, 회로 자원을 줄이면서도 정밀한 결과를 얻는 방법은 실용적인 양자기술 구현에 핵심적인 의미를 가진다. 결국 중요한 것은 제한된 양자 자원을 어떻게 더 효율적으로 사용할 것인가이다. 한양양자연구원과 양자컴퓨팅센터의 역할 이미지 확대보기 그림 출처: 한양양자연구원(HY-IQQ) 홈페이지 내 양자컴퓨팅 센터 소개 이진형 교수는 한양양자연구원 내 여러 연구센터 중 양자컴퓨팅센터장를 맡고 있다. 한양양자연구원은 한양대학교 내 양자기술 연구 역량을 모으고, 양자컴퓨팅, 양자정보, 양자센싱 등 다양한 분야의 연구를 연결하는 역할을 하고 있다. 양자컴퓨팅센터의 목표는 단순히 양자컴퓨터 자체를 연구하는 데 그치지 않는다. 양자컴퓨터를 어떻게 응용하고, 어떤 문제에 활용할 수 있으며, 그 과정에서 필요한 알고리즘과 이론적 기반은 무엇인지를 함께 탐구하는 데 있다. 초기에는 범용 양자컴퓨터가 가까운 시일 내에 실현되기 어렵다는 전망이 많았다. 그러나 최근 연구 동향을 보면 예상보다 빠르게 범용 양자컴퓨터에 가까운 기술이 등장할 가능성도 제기되고 있다. 이에 따라 연구실은 양자컴퓨터의 실질적 활용을 위해 필요한 오류 정정, 오류 내성, 효율적인 양자 알고리즘, 정밀 측정 방법론 등에 주목하고 있다. 이처럼 이진형 교수 연구실은 양자컴퓨팅을 하나의 독립된 기술로만 보지 않는다. 양자물리학, 정보이론, 알고리즘, 측정 기술, 공학적 구현이 함께 맞물려야 하는 종합적인 연구 분야로 바라보고 있다. 양자 분야를 공부하는 학생들에게 필요한 태도 이번 탐방에서 이진형 교수와 대학원생들은 양자기술을 공부하는 학생들에게 근본적인 이해의 중요성을 강조하였다. AI 기술이 빠르게 발전하고 있는 시대일수록 단순히 도구를 사용하는 능력만으로는 충분하지 않다. 중요한 것은 어떤 이유와 논리로 기술이 구현되는지, 그리고 어떤 맥락에서 그 기술을 적용할 수 있는지를 이해하는 것이다. 특히 양자 분야에서는 선형대수, 확률, 양자역학, 벨 정리와 같은 기초 개념에 대한 이해가 중요하다고 조언했다. 이러한 기반이 있어야 양자정보, 양자컴퓨팅, 양자 알고리즘 등 더 깊은 주제로 나아갈 수 있다. 연구를 하거나 논문을 읽을 때 중요한 것은 단순히 내용을 따라가는 것이 아니라, 상대가 무엇을 의도했는지 이해하는 태도이다. 또한 어떤 문제를 접했을 때 “이 문제가 정말 필요한가?”, “왜 이 질문을 던져야 하는가?”를 스스로 묻는 능력도 중요하다. 이는 연구 주제를 선택하고 문제를 정의하는 데 핵심적인 태도이다. 양자기술은 물리학만으로 완성되는 분야가 아니다. 전자공학, 컴퓨터공학, 수학, 재료과학, 제어공학 등 다양한 분야의 협력이 필요한 종합 기술이다. 따라서 양자 분야를 공부하는 학생들에게는 물리학적 이해뿐 아니라 공학적 관점과 협업 능력도 필요하다. 아직 양자기술은 완전히 정립되지 않은 분야이기 때문에 앞으로 해결해야 할 문제와 도전 과제가 많다. 이는 동시에 학생 연구자들에게 많은 기회가 열려 있다는 의미이기도 하다. 양자정보 연구의 현재와 가능성을 확인한 시간 이번 한양대학교 이진형 교수 연구실 탐방은 양자정보 연구가 단순히 계산 속도의 향상을 목표로 하는 분야가 아니라, 양자역학의 근본 원리와 실제 기술 응용을 함께 탐구하는 분야임을 확인하는 자리였다. 이진형 교수 연구실은 양자 맥락성, 양자 알고리즘의 이점 분석, 리드버그 양자 시뮬레이션, 양자 위상 추정과 정밀 측정 연구 등을 통해 양자기술의 이론적 기반과 실용적 가능성을 함께 연구하고 있다. 이러한 연구는 양자물리학을 정보와 계산의 언어로 다시 읽고, 그 안에서 새로운 기술적 가능성을 찾아가는 과정이라고 할 수 있다. QISCA 학생기자단은 이번 방문을 통해 양자기술을 공부하는 데 필요한 기초 역량과 연구자로서의 태도, 그리고 앞으로 양자 분야가 발전해 나갈 방향에 대해 깊이 생각해볼 수 있었다. 양자컴퓨팅은 아직 완성된 기술이 아니지만, 그 가능성을 구체적인 문제와 실험 가능한 구조 속에서 탐색하는 연구는 계속되고 있다. 이진형 교수 연구실의 연구는 바로 그 가능성을 향해 나아가는 시도라고 할 수 있다.

탐방연구실 : 한양대학교 양자정보 연구실(이진형 교수)

글 작성 : QISCA 학생기자단 : 백원준(연세대학교) / 전재민(고려대학교) / 표재영(광운대학교) / 김도겸(한양대학교)

양자-고전 하이브리드 알고리즘과 그 응용을 위한 탐색

연세대 방정호 교수, NISQ 시대의 질문을 재설계하다 2026년 2월 10일, QISK 학생기자단은 인천 송도에 위치한 연세대학교 국제캠퍼스를 방문해 방정호 교수 연구실 소속 조경호 박사와 한지수 연구원을 인터뷰했다. 겨울 공기가 감도는 연구동 복도는 조용했지만, 연구실 안에서는 양자컴퓨팅의 가장 현실적인 문제들을 향한 고민이 치열하게 진행되고 있었다. 대부분의 연구실은 한 분야에 정통한 전공자들을 모아서 이론이나 시뮬레이션, 실험 중 하나에 집중하는 구조를 취한다. 하지만 방정호 교수의 연구실은 이 세 영역을 병렬적으로 진행한다. 이는 단순히 다학제성을 지향하기 때문이 아니다. 조경호 박사는 “양자컴퓨팅이라는 분야 자체가 다양한 분야의 인재들을 요구하는 융합적인 학문이다”고 말한다. 양자 알고리즘은 수학적 구조 위에 세워지고, 실제 구현은 물리적 노이즈와 디코히런스에 의해 제한되며, 하드웨어 차원에서는 공학적 설계와 분석이 필수적이다. 따라서 해당 연구실은 어느 한 축만을 극단적으로 정교화하는 방식으로는 실질적인 혁신을 이뤄내기가 어렵다는 믿음 하에 연구가 이루어진다. 이미지 확대보기 고전 컴퓨터의 한계를 넘어선 양자 자원의 활용 방정호 교수가 이끄는 연구실은 고전 컴퓨팅을 넘어선 양자 자원을 설계하기 위해 QML(양자 머신러닝)부터 QEC(양자 오류 수정), 알고리즘 개발, 양자통신과 네트워크에 이르기까지 폭넓은 연구를 전개하고 있다. 특정 기술 한 축에 머무르기보다, 양자컴퓨팅을 구성하는 이론적·알고리즘적·물리적 토대를 동시에 탐구하는 통합형 연구실인 것이다. 그래서인지 연구 내용의 한 축은 QML이다. 단순히 기존 머신러닝을 양자 장치 위에 올려 실행하는 수준을 넘어, 실제로 양자적 자원이 학습 성능에 어떠한 이득을 제공하는지를 이론적으로 규명하는 데까지 관심을 둔다. 양자머신러닝 이득 증명은 증명의 이름 그대로 “양자적 접근이 정말 더 효율적인가?”라는 근본적인 질문에 대한 답을 요구하기에, 이를 위해 양자 데이터 인코딩 방식, 상태 공간 표현력, 샘플 복잡도 등에 대한 체계적 분석이 이루어진다. 특히 NISQ(Noisy Intermediate-Scale Quantum) 환경에 적합한 변분 기반 접근과 QNN(양자인공신경망)을 연구하며, 제한된 큐비트와 노이즈 조건 속에서도 구현 가능한 학습 구조를 설계한다. 더 나아가 적대적 공격이나 데이터 노출 위험에 대응하기 위해 보안성과 학습 효율을 동시에 고려하는 QSML(양자보안머신러닝) 연구도 병행한다. 연구의 또 다른 축은 양자컴퓨팅 알고리즘과 소프트웨어 개발이다. 범용 양자컴퓨팅 알고리즘을 설계하고, VQA(변분 양자 알고리즘)과 같은 NISQ 친화적 구조를 개발한다. 양자 시뮬레이션 역시 주요 연구 분야로, 고전적으로 계산이 어려운 양자 시스템을 양자 장치로 모사하는 방법을 탐구한다. 이 과정에서 알고리즘 설계와 하드웨어 제약을 동시에 고려하는 접근이 필수적이다. 이와 함께, 연구실은 양자 오류 정정 및 fault-tolerant 양자 컴퓨팅이라는 보다 장기적인 과제에도 참여하고 있다. 양자 컴퓨터는 환경 소음에 극도로 민감하기 때문에, 오류를 감지하고 수정하는 체계 없이는 확장성이 제한된다. 연구팀은 오류 정정 코드와 성능 평가 지표를 개선하는 연구를 통해, 실제로 확장 가능한 양자 시스템의 이론적 기반을 다지고 있다.   이처럼 방정호 교수 연구실은 양자 머신러닝, 알고리즘 개발, 오류 정정, 비고전성 이론, 양자 네트워크까지 아우르며, 양자 기술의 기초와 응용을 동시에 확장하고 있다. 이는 특정 장치나 단일 응용 분야에 집중하려는 것보다는, 양자컴퓨팅을 구성하는 수학적 구조와 물리적 자원, 알고리즘적 전략을 통합적으로 이해하려는 접근으로 이해할 수 있다. NISQ라는 현실 현재의 양자 컴퓨터는 노이즈가 존재하는 중간 규모 장치, 즉 NISQ 단계에 머물러 있다. 이러한 한계를 극복하기 위해 현재 프로세서 구조를 계속 개편하고 있는 IBM과 칩 레이어 및 오류 정정 구조를 고도화하고 있는 Google처럼 학계와 산업계는 함께 이 단계를 넘어서 FTQC(fault-tolerant quantum computing)를 향해 나아가고 있다. 하지만 완전한 fault tolerance는 아직 실험적·공학적 난제를 다수 안고 있기에 방정호 교수 연구팀은 여기서 “완전한 fault tolerance를 향해 가는 것도 좋지만, NISQ 안에서 우리가 해결할 수 있는 문제들의 폭을 어떻게 넓힐 수 있을까?” 로 질문의 핵심을 바꾸고자 한다. 그리고 이 질문에 대해 방정호 교수가 내놓은 답은 양자-고전 하이브리드 알고리즘이다. 이는 양자 회로를 단독으로 깊게 실행하는 대신, 고전적 최적화 루프와 결합하여 반복적으로 파라미터를 조정하는 구조를 갖는다. 특히 variational hybrid approach는 NISQ 환경에서 현실적으로 구현 가능한 구조로 평가된다. 파라미터화된 양자 회로를 기반으로 하는 QNN은 클래식 모델이 잡아내지 못하는 분포적 구조를 양자 상태/측정 확률로 표현한다. 해당 모델의 성능 검증을 위해 현재 연구팀은 의료 데이터셋을 활용한 시뮬레이션 실험을 진행하고 있다. 당뇨병 및 파킨슨병 관련 데이터셋을 기반으로 고전적 모델과의 비교를 통해 성능을 검증하는 단계다. 물론 이는 아직 하드웨어 수준의 대규모 실행이 아니라 시뮬레이션 기반 접근이지만, 실제 적용 가능성을 탐색하는 초기 연구로서 의미를 가진다. 이미지 확대보기 “얼마나 좋은지”를 어떻게 정의할 것인가 뿐만 아니라 기존 모델과의 더욱 엄밀한 비교를 위해 연구팀은 diamond norm의 계산 비용이 매우 높고, 실제 하드웨어 환경에서 직접 추정하기 어렵다는 한계를 인식하고 average fidelity/infidelity뿐만 아니라 fidelity deviation을 도입하는 방법을 함께 활용하고 있다. 기존의 랜덤 서킷 기반 벤치마킹은 평균적인 오류율 추정에는 효과적이지만, 이러한 상태·회로 의존적 편차나 worst-case 성능을 충분히 반영하지 못한다는 한계가 있다. 연구팀은 이러한 문제의식을 공유하기에 평균 fidelity뿐 아니라 성능 분산까지 함께 고려할 수 있는 새로운 평가 방법론을 준비하고 있다. 양자 회로의 성능 평가는 자연스럽게 worst-case 동작에 대한 고려로 이어질 수밖에 없기에, 하나의 유니터리 연산이 가해졌을 때 두 게이트 사이에 유도되는 채널 차이를 분석하고자 하는 것이다. 이는 알고리즘 실행 환경에서는 특정 입력 상태나 회로 구조에 따라 오류의 영향이 비균등하게 나타날 수 있기 때문이다. 실생활에서의 응용 연세대학교 퀀텀 이니셔티브(YQI)의 연구는 컴퓨터 설계와 알고리즘 개발에만 머물지 않는다. YQI는 작년 9월 킥오프 이후 연세대학교 의과대학과 협력하여 ARPA-H 기반 신약 개발 플랫폼 사업을 수행 중이다. 양자 머신러닝과 AI 플랫폼을 결합해 분자 설계 및 신약 개발 문제를 다루는 것이 핵심이다. 현재는 고전 상태벡터 시뮬레이션의 메모리 요구량이 지수적으로 증가하기 때문에 메모리 제한으로 인해서 13~14 큐비트만 넘어도 계산이 어려울 때가 있어서 IBM Quantum 자원을 활용해 용량을 늘리는 방법과 알고리즘을 개선하는 방법 두 가지를 전부 고려해보고 있다고 조경호 박사는 말한다. 전 세계적으로 머신러닝 기반 신약 개발은 최근 수년간 빠르게 성장해 왔다. 양자 계산을 결합한 접근은 아직 초기 시뮬레이션 단계지만, 가능성을 탐색하는 시도가 점차 확대되고 있다는 점은 주목해 볼 만하다. 양자 시대를 이끌어갈 이들이 가져야 할 태도 방정호 교수는 평소 연구를 떠받치는 사람의 태도 역시 중요하다고 입버릇처럼 말하곤 한다. 조경호 박사는 교수님께서는 차세대 인재에게 필요한 역량으로 “얼마나 배우고 싶은가”를 가장 먼저 꼽는다고 강조한다. 양자역학을 얼마나 많이 알고 있는지보다, 새로운 개념을 끝까지 붙들고 이해하려는 태도가 더 중요하다는 것이다. 연구실에는 다양한 전공 배경을 가진 구성원들이 모여 있으니만큼 선형대수학과 자연과학대 학부 수준의 기초가 갖춰져 있다면, 출신 전공 자체는 크게 문제가 되지 않는다. 단순히 Python 코드로 Qiskit이나 PennyLane을 다룰 줄 안다고 해서 양자 전문가가 되는 것은 아니다 보니, 도구를 사용하는 능력뿐만 아니라 개념을 이해하는 능력을 중시해야 한다고 말한다. 기초적인 수학·물리적 이해 위에서 스스로 질문을 확장해 나갈 수 있다면, 전문성은 연구 과정 속에서 충분히 쌓아갈 수 있다는 설명이다. 완전한 오류 정정이 구현되지 않은 NISQ 시대, 양자컴퓨팅은 여전히 과도기의 기술로 평가된다. 그러나 방정호 교수 연구실은 이 과도기 자체를 연구의 출발점으로 삼아, 현재 가능한 전략과 평가 방법을 모색하고 있다. 끊임없는 열정의 샘을 기반 삼아 새로운 질문을 던지고, 평가 방식을 재구성하며, 다양한 분야에 대한 응용 가능성과 한정된 자원으로 가능한 영역을 확장하려는 시도는 분명 진행 중이다. 이러한 연구의 축적은 한국 양자정보학계를 비롯한 국내 연구 공동체의 지속적인 관심과 논의 속에서 더욱 구체적인 방향성을 갖춰갈 것으로 기대된다.

탐방연구실 : 연세대학교 융합과학기술원 양자사업단 양자컴퓨팅센터

글 작성 : 퀀텀웨이브 학생 기자단 : 김도겸(한양대학교) / 이성빈(서울대학교) / 백원준(연세대학교) / 김성은(연세대학교) / 박연수(연세대학교)

대한민국 국방의 중심, 국방과학연구소에서 양자를 만나다.

오늘은 대한민국 국방 기술의 중심, 국방과학연구소(ADD)를 방문하였습니다. 삼엄한 보안을 뚫고 마주한 연구실에서는 단순한 무기의 성능 개량을 넘어, 미래 전장의 판도를 완전히 뒤바꿀 게임 체인저에 대한 연구가 한창이었습니다. 그 혁신의 중심에 놓인 핵심 키워드는 바로 ‘양자(Quantum) 기술’입니다. 현대전에 투입되는 첨단 무기 체계는 눈부시게 발전했지만, 치명적인 아킬레스건도 함께 안고 있습니다. 기존 무선 주파수(RF) 기반의 통신 체계는 적의 전파 교란(Jamming)이나 통신 방해에 취약해 순식간에 눈과 귀를 잃을 위험이 있습니다. 또한, 레이더망을 교묘히 피하는 스텔스 비행체나 깊은 바닷속에 은밀히 숨은 잠수함을 탐지하는 일은 고전 물리학에 기반한 기존 탐지 체계로는 부족한 부분이 있습니다. 국방과학연구소에서는 이러한 한계를 돌파하기 위하여 ‘양자 얽힘’과 ‘양자 중첩’이라는 자연계의 가장 미세하면서도 강력한 원리를 국방 체계에 이식하고 있습니다. 이를 통해 연기나 안개가 자욱한 극한의 전장에서도 미세한 자기장의 변화를 감지해 적의 위치를 파악하고, 물리적 도청이 원천적으로 불가능한 완벽한 암호 통신망을 구축하고 있습니다. 이러한 양자 기술은 국가 안보와 직결되는 최상위 전략 자산이기에, 심화되어가는 글로벌 양자 패권 경쟁에서 국외와는 차별화된 국방과학연구소만의 독자적인 기술을 개발해야 한다는 무거운 사명감이 연구소 곳곳에 배어 있었습니다. 양자 기술은 국가 안보와 직결되는 최상위 전략 자산입니다. 심화하는 글로벌 양자 패권 경쟁 속에서, 해외 기술에 의존하지 않고 우리만의 독자적인 기술 생태계를 구축해야 한다는 무거운 사명감이 연구소 곳곳에 배어 있었습니다. 이론과 수식이 가득한 실험실을 넘어, 실제 야전 속으로 양자 기술을 끌어내고 있는 국방과학연구소. 그곳에서 직접 듣고 경험한 생생한 양자 이야기를 지금부터 전해드립니다. 지뢰부터 지하 터널까지 가장 먼저 발걸음을 향한 곳은 원자 앙상블 기반 양자 센싱(Quantum Sensing) 연구실이었습니다. 지구에는 눈에 보이지 않는 거대한 자기장이 흐릅니다. 만약 땅속에 거대한 쇳덩어리인 탱크나 지뢰가 숨겨져 있다면 그 주변의 자기장은 아주 미세하게 일그러집니다. 양자 자기장 센서는 바로 이 미세한 자기장 변화를 포착하여 주변의 보이지 않는 위험을 탐색해 냅니다. 국방과학연구소는 이 초정밀 양자 센서를 활용하여 다방면의 탐지 기술을 개발하고 있습니다. 지상에서는 땅속에 묻힌 지뢰나 은밀하게 파놓은 지하 터널을 찾아냅니다. 해상에서는 수면 아래에 보이지 않는 해저 터널이나 숨은 잠수함을 탐지할 수 있도록 연구를 수행하고 있습니다. 특히, 이 센서를 드론에 탑재하여 이동하면서 자기장의 변화를 스캔하는 방식은 향후 유무인 복합 체계(Manned-Unmanned Teaming, MUM-T)와 결합하여 우리 군의 정찰 능력을 비약적으로 끌어올릴 전망입니다. 아울러 군사 작전에서 GPS 신호가 차단되거나 교란되는 상황 속에서도 자신의 정밀한 위치 인식을 가능하게 하는 양자 관성 센싱 기술도 함께 연구/개발 중이며, 우리 군의 작전 수행에 생존성과 정확도를 크게 높일 것입니다. 이미지 확대보기 그림 1. ADD에서 연구/개발 중인 양자 자기장 센서(왼쪽)와 양자 관성 센서(오른쪽) 물리부 구상도. 스텔스기를 찾아서 양자 센싱과 더불어 ADD가 공들여 담금질하고 있는 또 다른 무기는 양자 레이더(Quantum Radar)입니다. 기존의 레이더 체계는 전파를 쏘아 반사되는 신호를 잡아내는 방식입니다. 하지만 스텔스 비행체들은 이 전파를 흡수하거나 흩뜨려버리는 방식으로 자신을 투명하게 숨깁니다. 양자 레이더는 이 한계를 ‘얽힘 광자(Entangled Photons)’와 ‘양자 조명(Quantum Illumination)’이라는 신비로운 양자역학적 현상으로 돌파합니다. 보이지 않는 실로 연결된 듯한 두 얽힘 광자를 생성하고, 하나는 보관, 하나는 표적을 향해 안테나로 발사합니다. 비행체에 반사되어 돌아온 빛을 기지에 남겨둔 다른 얽힘 광자와 비교하면 숨겨진 비행체의 위치를 탐지할 수 있는 원리입니다. ADD는 기존 레이더 시스템의 한계를 돌파하기 위해서 양자 기술을 기반하여 다각적인 접근을 통해 심도 있는 연구를 이어가고 있습니다. 이미지 확대보기 그림 2. ADD에서 연구/개발 중인 양자 레이더의 작동 방식 우주와 지상을 연결하다 마지막으로 방문한 곳은 현대전의 핵심인 정보 통제를 완벽하게 수행하기 위한 양자 통신 연구실이었습니다. 기존의 무선 주파수(RF) 기반 통신은 적의 감청이나 전파 방해에 치명적인 약점을 노출합니다. 국방과학연구소는 이에 대항하는 궁극의 기술로 무선 양자암호통신(Quantum Key Distribution)을 집중적으로 연구하고 있습니다. 이 기술은 누군가 중간에서 통신망을 해킹해 정보를 가로채려는 순간, 양자의 상태 자체가 붕괴하여 도청이 물리적으로 불가능해지는 원리를 이용합니다. 연구소는 이 기술을 더욱 고도화하여 위성과 지상, 그리고 드론 등 다양한 이동 플랫폼을 안전하게 연결하는 양자 통신 네트워크 구축을 목표로 땀 흘리고 있습니다. 실험실을 넘어 야전 속으로 놀라운 점은 앞서 소개한 첨단 기술들이 단순히 항온항습이 완벽히 유지되는 쾌적한 실험실 안에서만 머물지 않는다는 것입니다. 변수가 쏟아지는 거친 야외 환경에서도 실제 운용이 가능하도록 치열한 연구가 이어지고 있습니다. 양자 통신 분야를 전담하는 박남훈 박사는 “양자 통신, 센싱, 레이더 기술이 이론적으로는 완벽할지라도, 실제 야전(Field) 환경에 당장 적용하기에는 현실적인 벽이 매우 높다”고 설명했습니다. 온도, 진동, 날씨 등 미세한 외부 환경 변화에도 극도로 민감하게 반응하는 양자의 까다로운 물리적 특성 때문입니다. 이를 극복하기 위해 연구원들은 실험실을 벗어나, 현장에서 직접 데이터를 수집하고 발생하는 수많은 오류를 끈질기게 수정해 나가며 기술의 완성도를 높이고 있습니다. 이미지 확대보기 그림 3. ADD에서 연구/개발 중인 양자 암호 통신 네트워크의 작동 방식 ADD, 미래를 향해서 현재 국방과학연구소는 대한민국 양자 기술 분야에서 매우 독보적인 위치를 차지하고 있습니다. 대학과 연구소의 기초 양자 연구 성과를 실전 장비로 탈바꿈시키며, 현장에서 발생하는 문제와 해결 방안을 심도 있게 탐구합니다. 단순히 기초 연구에 머물지 않고 기술의 산업 응용성을 높이며 실전 배치를 위한 기술성숙도(TRL) 확보에 전력을 다하는 것은, 바로 산업계와 학계를 잇는 튼튼한 가교(Bridging) 역할을 수행하기 위함입니다. 제3기술연구원 인용섭 팀장은 "글로벌 양자 패권 경쟁 속에서 연구진들이 막중한 책임감을 안고 열심히 연구에 임하고 있지만, 국가적으로 양자 전문인력이 여전히 부족한 실정"이라며 아쉬움을 전했습니다. 하지만 양자 국방의 미래를 짊어질 유능한 인재들을 향한 연구소의 문은 활짝 열려 있습니다. 국방과학연구소 양자기술 연구팀은 진로를 고민하는 이공계 학생들에게 ‘과학기술전문사관’ 제도를 통해 현장에서 직접 첨단 기술을 연구하며 과학의 한계에 도전할 열정 넘치는 청년들을 적극적으로 환영한다는 뜻을 밝혔습니다. 보이지 않는 미시 세계의 양자를 통제해 가장 강력한 국가 안보의 방패를 만들어가는 곳. 실험실을 넘어 험난한 현장에서도 대한민국의 안전한 내일을 묵묵히 설계하고 있는 국방과학연구소와, 세상을 바꿀 미래의 양자 과학자들에게 뜨거운 응원의 박수를 보냅니다.

탐방연구실 : 국방과학연구소(ADD)

글 작성 : 퀀텀웨이브 학생 기자단 : 김도겸(한양대학교) / 이성빈(서울대학교) / 백원준(연세대학교) / 김성은(연세대학교) / 박연수(연세대학교)

“양자물리학을 양자정보의 언어로 다시 읽다”

2026년 5월 21일, QISCA 학생기자단은 한양대학교 이진형 교수 연구실을 방문했다. 이번 탐방은 양자물리학의 근본 개념이 어떻게 양자정보 연구로 이어지고, 나아가 실제 양자컴퓨팅 기술과 양자 알고리즘으로 확장되는지를 살펴보는 시간이었다. 연구실 방문 과정에서 이진형 교수와 대학원생들은 양자컴퓨팅의 이론적 기반부터 실제 연구 현장에서 다루는 문제까지 폭넓게 설명해주었다. 전문적인 연구 내용을 다루는 자리였지만, 이진형 교수는 어려운 개념을 유머와 비유를 섞어 설명하며 학생기자단이 양자정보 연구의 큰 흐름을 이해할 수 있도록 도왔다. 양자컴퓨팅은 단순히 계산 속도를 빠르게 만드는 기술이 아니다. 양자역학이 품고 있는 낯선 가능성을 계산의 언어로 번역하려는 시도에 가깝다. 고전 컴퓨터가 해결하기 어려운 문제 앞에서, 양자컴퓨팅은 새로운 길을 찾는다. 이를 위해서는 양자 알고리즘을 설계하는 연구와 실제 물리계에서 양자 상태를 안정적으로 다루는 연구가 함께 필요하다. 한양대학교 이진형 교수 연구실은 바로 이 지점에서 양자역학의 근본 원리를 양자정보의 관점으로 해석하고, 이를 실제 양자 알고리즘과 양자기술로 연결하는 연구를 수행하고 있다. 양자역학을 정보·계산·측정의 언어로 해석하다 이진형 교수 연구실의 큰 연구 방향은 양자물리학을 양자정보의 관점에서 다시 해석하는 데 있다. 연구실은 양자역학의 근본 현상을 단순히 물리적 현상으로만 바라보지 않는다. 그 안에 담긴 정보를 어떻게 읽어낼 것인지, 그 정보를 계산에 어떻게 활용할 것인지, 그리고 측정을 통해 무엇을 알 수 있는지를 함께 탐구한다. 그중 중요한 개념 중 하나가 양자 맥락성이다. 양자 맥락성은 양자계의 측정 결과가 대상이 미리 가지고 있던 고정된 성질을 단순히 드러내는 것이 아니라, 어떤 측정 맥락에서 관측하느냐에 따라 본질적으로 달라질 수 있음을 보여주는 개념이다. 이는 고전물리학적 직관과 구별되는 양자역학의 핵심적 특징 중 하나이며, 양자정보 처리와 양자계산의 이점이 어디에서 비롯되는지를 이해하는 데 중요한 기반이 된다. 고전적인 세계에서는 사물의 성질이 관측과 무관하게 이미 정해져 있다고 생각하기 쉽다. 그러나 양자 세계는 그렇게 단순하지 않다. 관측은 단순한 확인 행위가 아니라, 양자계와 상호작용하며 결과를 만들어내는 과정이 된다. 이처럼 양자역학은 우리에게 “무엇을 측정하는가”뿐 아니라 “어떤 방식으로 측정하는가”까지 묻는다. 이러한 관점에서 이진형 교수 연구실은 양자 현상을 순수한 이론적 탐구 대상으로만 다루지 않는다. 양자 상태의 측정, 양자 알고리즘의 효율성, 양자 시뮬레이션의 구현 가능성 등 실제 양자기술과 연결되는 문제를 함께 연구한다. 다시 말해, 연구실의 목표는 양자역학의 근본 원리를 이해하는 데서 멈추지 않고, 그것을 정보 처리와 계산의 자원으로 활용하는 방법을 찾는 데 있다. 리드버그 원자로 복잡한 양자계를 시뮬레이션하다 이진형 교수 연구실의 주요 연구 주제 중 하나는 리드버그 중성원자 플랫폼을 기반으로 한 양자 시뮬레이션이다. 양자 시뮬레이션은 고전 컴퓨터로 정확히 계산하기 어려운 복잡한 양자계를, 제어 가능한 다른 양자계로 모사하려는 접근이다. 자연의 복잡한 양자 현상을 다시 양자계 위에 올려놓고, 그 움직임을 읽어내려는 시도라고 할 수 있다. 특히 분자나 물질의 양자적 성질을 이해하기 위해서는 매우 복잡한 계산이 필요하다. 원자와 전자가 서로 얽히고 상호작용하는 세계에서는 단순한 계산만으로는 전체 구조를 파악하기 어렵다. 그래서 양자컴퓨터와 양자 시뮬레이터는 화학, 물질과학, 신약 개발 등에서 중요한 응용 가능성을 가진다. 리드버그 원자 기반 양자 시뮬레이션은 원자를 일시적으로 높은 에너지 상태인 리드버그 상태로 여기시킨 뒤, 이때 발생하는 원자들 사이의 강한 상호작용을 이용하는 방식이다. 이러한 특성은 여러 입자가 얽혀 있는 복잡한 양자계를 모사하는 데 활용될 수 있다. 마치 복잡한 자연의 악보를 다른 악기로 다시 연주하듯, 리드버그 원자는 분자와 물질의 양자적 구조를 재현하는 하나의 무대가 된다. 현재 연구실은 중성원자 플랫폼에서 분자 시뮬레이션을 실험적으로 구현할 수 있는 해밀토니안을 설계하고, 해당 해밀토니안이 안정적으로 작동할 수 있는 조건을 찾는 연구를 수행하고 있다. 다시 말해, 실제 분자 시스템의 물리적 성질을 양자컴퓨터 위에서 재현하기 위해 어떤 상호작용 구조와 에너지 조건이 필요한지를 탐구하는 것이다. 이 과정에서 중요한 문제 중 하나는 시스템의 가장 낮은 에너지 상태, 즉 기저 상태를 찾는 일이다. 분자의 안정한 구조나 물성을 이해하기 위해서는 해당 시스템의 에너지 고윳값, 특히 가장 작은 고윳값을 구하는 과정이 필요하다. 연구실은 이러한 문제를 효율적으로 해결하기 위한 알고리즘 개발에도 관심을 두고 있다. 이는 향후 양자컴퓨터가 화학, 물질과학, 신약 개발 등 복잡한 계산 문제에 활용될 가능성과도 연결된다. 이미지 확대보기 그림 출처: Paul M. Schindler and Marin Bukov/PRL. 133, 123402(2024) 이미지 확대보기 그림 출처: 한양대학교 이진형 교수님 연구실 소개 발표 자료 중 고전컴퓨터가 흉내 낼 수 없는 양자 이점을 찾아서 양자 알고리즘 연구의 핵심 질문은 “이 알고리즘이 정말로 고전컴퓨터보다 우월한가?”이다. 양자컴퓨터에서 실행된다고 해서 모든 알고리즘이 자동으로 양자 이점을 갖는 것은 아니다. 일부 양자회로는 고전컴퓨터로도 효율적으로 모사될 수 있기 때문이다. 대표적인 예가 Gottesman-Knill 정리이다. 이 정리는 특정한 종류의 양자회로가 고전 알고리즘으로 효율적으로 시뮬레이션될 수 있음을 보여준다. 이는 양자컴퓨터를 사용한다고 해서 언제나 고전컴퓨터를 뛰어넘는 계산 이점이 발생하는 것은 아니라는 점을 시사한다. 이진형 교수 연구실은 이러한 관점에서 어떤 양자 알고리즘이 고전컴퓨터로 흉내 낼 수 있는지, 반대로 어떤 알고리즘이 고전적으로는 효율적으로 모사될 수 없는지를 분석하고 있다. 궁극적으로는 양자 알고리즘의 이점이 단순히 회로의 형태에서 나오는 것이 아니라, 어떤 양자적 자원과 구조에서 비롯되는지를 밝히는 것이 목표이다. 이러한 연구는 양자컴퓨터의 실질적 활용 가능성을 판단하는 데 중요하다. 현재의 양자컴퓨터는 아직 오류와 노이즈가 크고, 사용할 수 있는 큐비트 수와 회로 깊이에도 제한이 있다. 따라서 어떤 문제에서 양자컴퓨터가 실제로 고전컴퓨터보다 유리한지 판단하는 연구는 양자기술의 발전 방향을 정하는 데 핵심적인 역할을 한다. 즉, 지금 쓸 수 있는 제한된 양자 자원으로도 최대의 성능을 낼 수 있는 실용적 알고리즘을 찾아야 하는 것이다. 변분 양자 알고리즘으로 분자의 바닥 상태를 찾다 이진형 교수 연구실은 이러한 실용적 접근의 최전선에 있는 변분 양자 알고리즘의 하나인 VQE(Variational Quantum Eigensolver)도 연구하고 있다. VQE는 양자컴퓨터와 고전컴퓨터를 함께 활용해 물리계의 가장 낮은 에너지 상태인 바닥 상태를 찾는 알고리즘으로, 양자 알고리즘의 대표적인 응용 사례로 꼽힌다. 분자의 안정성과 화학적 성질을 이해하려면 바닥 상태를 알아야 한다. 바닥 상태를 효율적으로 계산할 수 있다면 신약 후보물질이나 수소연료전지 촉매 후보 물질의 특성을 탐색하는 데 활용할 수 있다. 다만 기존 VQE는 바닥 상태를 정확히 찾기 위해 많은 측정을 반복해야 하는 장벽이 있다. 연구실은 베이지안 방법을 접목하여 측정 효율을 극대화하는 연구를 진행중이다. 베이지안 방법이란 측정 결과가 주어질 때마다 기존의 확률분포를 업데이트하며 더 정확한 추정을 해나가는 방식이다. 연구실은 이 기법을 통해 양자 측정을 최소화함으로써, 제한된 양자 자원으로도 원하는 바닥 상태를 빠르고 정확하게 찾아내고자 한다. 이러한 시도는 양자컴퓨터가 실험실을 넘어서 현실의 문제를 해결하는 도구로 자리 잡는 데 기여할 것으로 기대된다. 이미지 확대보기 그림 출처: 한양대학교 이진형 교수님 연구실 소개 발표 자료 중 정밀 측정과 QPE, 양자 상태를 더 효율적으로 읽어내는 방법 이처럼 알고리즘의 매개변수를 잘 조율하는 것만큼이나, 계산된 양자 상태를 정확하고 효율적으로 읽어내는 것도 중요한 과제다. 양자기술을 실제로 활용하기 위해서는 양자 상태를 정밀하게 제어하고 측정하는 능력이 필수적이기 때문이다. 양자 상태는 외부 환경과의 상호작용에 매우 민감하기 때문에 작은 노이즈에도 쉽게 손상될 수 있다. 양자 세계의 정보는 섬세한 파동처럼 존재하며, 잘못 건드리면 쉽게 흐트러진다. 따라서 양자컴퓨터의 성능을 높이기 위해서는 단순히 더 많은 큐비트를 만드는 것뿐 아니라, 양자 상태를 얼마나 정확하게 측정하고 해석할 수 있는지가 중요하다. 이와 관련해 이진형 교수 연구실은 양자 위상 추정 알고리즘, 즉 QPE의 회로 효율성을 높이는 방법을 연구하고 있다. QPE는 양자계의 고유한 위상 정보를 추정하는 중요한 알고리즘으로, 양자화학 계산, 양자 시뮬레이션, 양자 메트롤로지 등 다양한 분야와 연결된다. 그러나 높은 정밀도를 얻기 위해서는 일반적으로 깊은 양자회로가 필요하다는 한계가 있다. 이미지 확대보기 그림 출처: 한양대학교 이진형 교수님 연구실 소개 발표 자료 중 연구실은 앞선 VQE 연구와 비슷하게, 이 한계를 해결하기 위해 베이지안 방법을 활용하는 접근을 탐구하고 있다. 무작정 양자회로를 깊게 만드는 대신, 매 측정 단계마다 고전적인 베이지안 추론을 결합하여 더 적은 측정과 더 얕은 회로 깊이로도 원하는 정밀도에 도달할 수 있다. 이는 노이즈가 큰 현재의 양자컴퓨터 환경에서 특히 중요한 접근이다. 양자회로의 깊이가 길어질수록 오류가 누적되기 쉽기 때문에, 회로 자원을 줄이면서도 정밀한 결과를 얻는 방법은 실용적인 양자기술 구현에 핵심적인 의미를 가진다. 결국 중요한 것은 제한된 양자 자원을 어떻게 더 효율적으로 사용할 것인가이다. 한양양자연구원과 양자컴퓨팅센터의 역할 이미지 확대보기 그림 출처: 한양양자연구원(HY-IQQ) 홈페이지 내 양자컴퓨팅 센터 소개 이진형 교수는 한양양자연구원 내 여러 연구센터 중 양자컴퓨팅센터장를 맡고 있다. 한양양자연구원은 한양대학교 내 양자기술 연구 역량을 모으고, 양자컴퓨팅, 양자정보, 양자센싱 등 다양한 분야의 연구를 연결하는 역할을 하고 있다. 양자컴퓨팅센터의 목표는 단순히 양자컴퓨터 자체를 연구하는 데 그치지 않는다. 양자컴퓨터를 어떻게 응용하고, 어떤 문제에 활용할 수 있으며, 그 과정에서 필요한 알고리즘과 이론적 기반은 무엇인지를 함께 탐구하는 데 있다. 초기에는 범용 양자컴퓨터가 가까운 시일 내에 실현되기 어렵다는 전망이 많았다. 그러나 최근 연구 동향을 보면 예상보다 빠르게 범용 양자컴퓨터에 가까운 기술이 등장할 가능성도 제기되고 있다. 이에 따라 연구실은 양자컴퓨터의 실질적 활용을 위해 필요한 오류 정정, 오류 내성, 효율적인 양자 알고리즘, 정밀 측정 방법론 등에 주목하고 있다. 이처럼 이진형 교수 연구실은 양자컴퓨팅을 하나의 독립된 기술로만 보지 않는다. 양자물리학, 정보이론, 알고리즘, 측정 기술, 공학적 구현이 함께 맞물려야 하는 종합적인 연구 분야로 바라보고 있다. 양자 분야를 공부하는 학생들에게 필요한 태도 이번 탐방에서 이진형 교수와 대학원생들은 양자기술을 공부하는 학생들에게 근본적인 이해의 중요성을 강조하였다. AI 기술이 빠르게 발전하고 있는 시대일수록 단순히 도구를 사용하는 능력만으로는 충분하지 않다. 중요한 것은 어떤 이유와 논리로 기술이 구현되는지, 그리고 어떤 맥락에서 그 기술을 적용할 수 있는지를 이해하는 것이다. 특히 양자 분야에서는 선형대수, 확률, 양자역학, 벨 정리와 같은 기초 개념에 대한 이해가 중요하다고 조언했다. 이러한 기반이 있어야 양자정보, 양자컴퓨팅, 양자 알고리즘 등 더 깊은 주제로 나아갈 수 있다. 연구를 하거나 논문을 읽을 때 중요한 것은 단순히 내용을 따라가는 것이 아니라, 상대가 무엇을 의도했는지 이해하는 태도이다. 또한 어떤 문제를 접했을 때 “이 문제가 정말 필요한가?”, “왜 이 질문을 던져야 하는가?”를 스스로 묻는 능력도 중요하다. 이는 연구 주제를 선택하고 문제를 정의하는 데 핵심적인 태도이다. 양자기술은 물리학만으로 완성되는 분야가 아니다. 전자공학, 컴퓨터공학, 수학, 재료과학, 제어공학 등 다양한 분야의 협력이 필요한 종합 기술이다. 따라서 양자 분야를 공부하는 학생들에게는 물리학적 이해뿐 아니라 공학적 관점과 협업 능력도 필요하다. 아직 양자기술은 완전히 정립되지 않은 분야이기 때문에 앞으로 해결해야 할 문제와 도전 과제가 많다. 이는 동시에 학생 연구자들에게 많은 기회가 열려 있다는 의미이기도 하다. 양자정보 연구의 현재와 가능성을 확인한 시간 이번 한양대학교 이진형 교수 연구실 탐방은 양자정보 연구가 단순히 계산 속도의 향상을 목표로 하는 분야가 아니라, 양자역학의 근본 원리와 실제 기술 응용을 함께 탐구하는 분야임을 확인하는 자리였다. 이진형 교수 연구실은 양자 맥락성, 양자 알고리즘의 이점 분석, 리드버그 양자 시뮬레이션, 양자 위상 추정과 정밀 측정 연구 등을 통해 양자기술의 이론적 기반과 실용적 가능성을 함께 연구하고 있다. 이러한 연구는 양자물리학을 정보와 계산의 언어로 다시 읽고, 그 안에서 새로운 기술적 가능성을 찾아가는 과정이라고 할 수 있다. QISCA 학생기자단은 이번 방문을 통해 양자기술을 공부하는 데 필요한 기초 역량과 연구자로서의 태도, 그리고 앞으로 양자 분야가 발전해 나갈 방향에 대해 깊이 생각해볼 수 있었다. 양자컴퓨팅은 아직 완성된 기술이 아니지만, 그 가능성을 구체적인 문제와 실험 가능한 구조 속에서 탐색하는 연구는 계속되고 있다. 이진형 교수 연구실의 연구는 바로 그 가능성을 향해 나아가는 시도라고 할 수 있다.

탐방연구실 : 한양대학교 양자정보 연구실(이진형 교수)

글 작성 : QISCA 학생기자단 : 백원준(연세대학교) / 전재민(고려대학교) / 표재영(광운대학교) / 김도겸(한양대학교)

양자-고전 하이브리드 알고리즘과 그 응용을 위한 탐색

연세대 방정호 교수, NISQ 시대의 질문을 재설계하다 2026년 2월 10일, QISK 학생기자단은 인천 송도에 위치한 연세대학교 국제캠퍼스를 방문해 방정호 교수 연구실 소속 조경호 박사와 한지수 연구원을 인터뷰했다. 겨울 공기가 감도는 연구동 복도는 조용했지만, 연구실 안에서는 양자컴퓨팅의 가장 현실적인 문제들을 향한 고민이 치열하게 진행되고 있었다. 대부분의 연구실은 한 분야에 정통한 전공자들을 모아서 이론이나 시뮬레이션, 실험 중 하나에 집중하는 구조를 취한다. 하지만 방정호 교수의 연구실은 이 세 영역을 병렬적으로 진행한다. 이는 단순히 다학제성을 지향하기 때문이 아니다. 조경호 박사는 “양자컴퓨팅이라는 분야 자체가 다양한 분야의 인재들을 요구하는 융합적인 학문이다”고 말한다. 양자 알고리즘은 수학적 구조 위에 세워지고, 실제 구현은 물리적 노이즈와 디코히런스에 의해 제한되며, 하드웨어 차원에서는 공학적 설계와 분석이 필수적이다. 따라서 해당 연구실은 어느 한 축만을 극단적으로 정교화하는 방식으로는 실질적인 혁신을 이뤄내기가 어렵다는 믿음 하에 연구가 이루어진다. 이미지 확대보기 고전 컴퓨터의 한계를 넘어선 양자 자원의 활용 방정호 교수가 이끄는 연구실은 고전 컴퓨팅을 넘어선 양자 자원을 설계하기 위해 QML(양자 머신러닝)부터 QEC(양자 오류 수정), 알고리즘 개발, 양자통신과 네트워크에 이르기까지 폭넓은 연구를 전개하고 있다. 특정 기술 한 축에 머무르기보다, 양자컴퓨팅을 구성하는 이론적·알고리즘적·물리적 토대를 동시에 탐구하는 통합형 연구실인 것이다. 그래서인지 연구 내용의 한 축은 QML이다. 단순히 기존 머신러닝을 양자 장치 위에 올려 실행하는 수준을 넘어, 실제로 양자적 자원이 학습 성능에 어떠한 이득을 제공하는지를 이론적으로 규명하는 데까지 관심을 둔다. 양자머신러닝 이득 증명은 증명의 이름 그대로 “양자적 접근이 정말 더 효율적인가?”라는 근본적인 질문에 대한 답을 요구하기에, 이를 위해 양자 데이터 인코딩 방식, 상태 공간 표현력, 샘플 복잡도 등에 대한 체계적 분석이 이루어진다. 특히 NISQ(Noisy Intermediate-Scale Quantum) 환경에 적합한 변분 기반 접근과 QNN(양자인공신경망)을 연구하며, 제한된 큐비트와 노이즈 조건 속에서도 구현 가능한 학습 구조를 설계한다. 더 나아가 적대적 공격이나 데이터 노출 위험에 대응하기 위해 보안성과 학습 효율을 동시에 고려하는 QSML(양자보안머신러닝) 연구도 병행한다. 연구의 또 다른 축은 양자컴퓨팅 알고리즘과 소프트웨어 개발이다. 범용 양자컴퓨팅 알고리즘을 설계하고, VQA(변분 양자 알고리즘)과 같은 NISQ 친화적 구조를 개발한다. 양자 시뮬레이션 역시 주요 연구 분야로, 고전적으로 계산이 어려운 양자 시스템을 양자 장치로 모사하는 방법을 탐구한다. 이 과정에서 알고리즘 설계와 하드웨어 제약을 동시에 고려하는 접근이 필수적이다. 이와 함께, 연구실은 양자 오류 정정 및 fault-tolerant 양자 컴퓨팅이라는 보다 장기적인 과제에도 참여하고 있다. 양자 컴퓨터는 환경 소음에 극도로 민감하기 때문에, 오류를 감지하고 수정하는 체계 없이는 확장성이 제한된다. 연구팀은 오류 정정 코드와 성능 평가 지표를 개선하는 연구를 통해, 실제로 확장 가능한 양자 시스템의 이론적 기반을 다지고 있다.   이처럼 방정호 교수 연구실은 양자 머신러닝, 알고리즘 개발, 오류 정정, 비고전성 이론, 양자 네트워크까지 아우르며, 양자 기술의 기초와 응용을 동시에 확장하고 있다. 이는 특정 장치나 단일 응용 분야에 집중하려는 것보다는, 양자컴퓨팅을 구성하는 수학적 구조와 물리적 자원, 알고리즘적 전략을 통합적으로 이해하려는 접근으로 이해할 수 있다. NISQ라는 현실 현재의 양자 컴퓨터는 노이즈가 존재하는 중간 규모 장치, 즉 NISQ 단계에 머물러 있다. 이러한 한계를 극복하기 위해 현재 프로세서 구조를 계속 개편하고 있는 IBM과 칩 레이어 및 오류 정정 구조를 고도화하고 있는 Google처럼 학계와 산업계는 함께 이 단계를 넘어서 FTQC(fault-tolerant quantum computing)를 향해 나아가고 있다. 하지만 완전한 fault tolerance는 아직 실험적·공학적 난제를 다수 안고 있기에 방정호 교수 연구팀은 여기서 “완전한 fault tolerance를 향해 가는 것도 좋지만, NISQ 안에서 우리가 해결할 수 있는 문제들의 폭을 어떻게 넓힐 수 있을까?” 로 질문의 핵심을 바꾸고자 한다. 그리고 이 질문에 대해 방정호 교수가 내놓은 답은 양자-고전 하이브리드 알고리즘이다. 이는 양자 회로를 단독으로 깊게 실행하는 대신, 고전적 최적화 루프와 결합하여 반복적으로 파라미터를 조정하는 구조를 갖는다. 특히 variational hybrid approach는 NISQ 환경에서 현실적으로 구현 가능한 구조로 평가된다. 파라미터화된 양자 회로를 기반으로 하는 QNN은 클래식 모델이 잡아내지 못하는 분포적 구조를 양자 상태/측정 확률로 표현한다. 해당 모델의 성능 검증을 위해 현재 연구팀은 의료 데이터셋을 활용한 시뮬레이션 실험을 진행하고 있다. 당뇨병 및 파킨슨병 관련 데이터셋을 기반으로 고전적 모델과의 비교를 통해 성능을 검증하는 단계다. 물론 이는 아직 하드웨어 수준의 대규모 실행이 아니라 시뮬레이션 기반 접근이지만, 실제 적용 가능성을 탐색하는 초기 연구로서 의미를 가진다. 이미지 확대보기 “얼마나 좋은지”를 어떻게 정의할 것인가 뿐만 아니라 기존 모델과의 더욱 엄밀한 비교를 위해 연구팀은 diamond norm의 계산 비용이 매우 높고, 실제 하드웨어 환경에서 직접 추정하기 어렵다는 한계를 인식하고 average fidelity/infidelity뿐만 아니라 fidelity deviation을 도입하는 방법을 함께 활용하고 있다. 기존의 랜덤 서킷 기반 벤치마킹은 평균적인 오류율 추정에는 효과적이지만, 이러한 상태·회로 의존적 편차나 worst-case 성능을 충분히 반영하지 못한다는 한계가 있다. 연구팀은 이러한 문제의식을 공유하기에 평균 fidelity뿐 아니라 성능 분산까지 함께 고려할 수 있는 새로운 평가 방법론을 준비하고 있다. 양자 회로의 성능 평가는 자연스럽게 worst-case 동작에 대한 고려로 이어질 수밖에 없기에, 하나의 유니터리 연산이 가해졌을 때 두 게이트 사이에 유도되는 채널 차이를 분석하고자 하는 것이다. 이는 알고리즘 실행 환경에서는 특정 입력 상태나 회로 구조에 따라 오류의 영향이 비균등하게 나타날 수 있기 때문이다. 실생활에서의 응용 연세대학교 퀀텀 이니셔티브(YQI)의 연구는 컴퓨터 설계와 알고리즘 개발에만 머물지 않는다. YQI는 작년 9월 킥오프 이후 연세대학교 의과대학과 협력하여 ARPA-H 기반 신약 개발 플랫폼 사업을 수행 중이다. 양자 머신러닝과 AI 플랫폼을 결합해 분자 설계 및 신약 개발 문제를 다루는 것이 핵심이다. 현재는 고전 상태벡터 시뮬레이션의 메모리 요구량이 지수적으로 증가하기 때문에 메모리 제한으로 인해서 13~14 큐비트만 넘어도 계산이 어려울 때가 있어서 IBM Quantum 자원을 활용해 용량을 늘리는 방법과 알고리즘을 개선하는 방법 두 가지를 전부 고려해보고 있다고 조경호 박사는 말한다. 전 세계적으로 머신러닝 기반 신약 개발은 최근 수년간 빠르게 성장해 왔다. 양자 계산을 결합한 접근은 아직 초기 시뮬레이션 단계지만, 가능성을 탐색하는 시도가 점차 확대되고 있다는 점은 주목해 볼 만하다. 양자 시대를 이끌어갈 이들이 가져야 할 태도 방정호 교수는 평소 연구를 떠받치는 사람의 태도 역시 중요하다고 입버릇처럼 말하곤 한다. 조경호 박사는 교수님께서는 차세대 인재에게 필요한 역량으로 “얼마나 배우고 싶은가”를 가장 먼저 꼽는다고 강조한다. 양자역학을 얼마나 많이 알고 있는지보다, 새로운 개념을 끝까지 붙들고 이해하려는 태도가 더 중요하다는 것이다. 연구실에는 다양한 전공 배경을 가진 구성원들이 모여 있으니만큼 선형대수학과 자연과학대 학부 수준의 기초가 갖춰져 있다면, 출신 전공 자체는 크게 문제가 되지 않는다. 단순히 Python 코드로 Qiskit이나 PennyLane을 다룰 줄 안다고 해서 양자 전문가가 되는 것은 아니다 보니, 도구를 사용하는 능력뿐만 아니라 개념을 이해하는 능력을 중시해야 한다고 말한다. 기초적인 수학·물리적 이해 위에서 스스로 질문을 확장해 나갈 수 있다면, 전문성은 연구 과정 속에서 충분히 쌓아갈 수 있다는 설명이다. 완전한 오류 정정이 구현되지 않은 NISQ 시대, 양자컴퓨팅은 여전히 과도기의 기술로 평가된다. 그러나 방정호 교수 연구실은 이 과도기 자체를 연구의 출발점으로 삼아, 현재 가능한 전략과 평가 방법을 모색하고 있다. 끊임없는 열정의 샘을 기반 삼아 새로운 질문을 던지고, 평가 방식을 재구성하며, 다양한 분야에 대한 응용 가능성과 한정된 자원으로 가능한 영역을 확장하려는 시도는 분명 진행 중이다. 이러한 연구의 축적은 한국 양자정보학계를 비롯한 국내 연구 공동체의 지속적인 관심과 논의 속에서 더욱 구체적인 방향성을 갖춰갈 것으로 기대된다.

탐방연구실 : 연세대학교 융합과학기술원 양자사업단 양자컴퓨팅센터

글 작성 : 퀀텀웨이브 학생 기자단 : 김도겸(한양대학교) / 이성빈(서울대학교) / 백원준(연세대학교) / 김성은(연세대학교) / 박연수(연세대학교)

대한민국 국방의 중심, 국방과학연구소에서 양자를 만나다.

오늘은 대한민국 국방 기술의 중심, 국방과학연구소(ADD)를 방문하였습니다. 삼엄한 보안을 뚫고 마주한 연구실에서는 단순한 무기의 성능 개량을 넘어, 미래 전장의 판도를 완전히 뒤바꿀 게임 체인저에 대한 연구가 한창이었습니다. 그 혁신의 중심에 놓인 핵심 키워드는 바로 ‘양자(Quantum) 기술’입니다. 현대전에 투입되는 첨단 무기 체계는 눈부시게 발전했지만, 치명적인 아킬레스건도 함께 안고 있습니다. 기존 무선 주파수(RF) 기반의 통신 체계는 적의 전파 교란(Jamming)이나 통신 방해에 취약해 순식간에 눈과 귀를 잃을 위험이 있습니다. 또한, 레이더망을 교묘히 피하는 스텔스 비행체나 깊은 바닷속에 은밀히 숨은 잠수함을 탐지하는 일은 고전 물리학에 기반한 기존 탐지 체계로는 부족한 부분이 있습니다. 국방과학연구소에서는 이러한 한계를 돌파하기 위하여 ‘양자 얽힘’과 ‘양자 중첩’이라는 자연계의 가장 미세하면서도 강력한 원리를 국방 체계에 이식하고 있습니다. 이를 통해 연기나 안개가 자욱한 극한의 전장에서도 미세한 자기장의 변화를 감지해 적의 위치를 파악하고, 물리적 도청이 원천적으로 불가능한 완벽한 암호 통신망을 구축하고 있습니다. 이러한 양자 기술은 국가 안보와 직결되는 최상위 전략 자산이기에, 심화되어가는 글로벌 양자 패권 경쟁에서 국외와는 차별화된 국방과학연구소만의 독자적인 기술을 개발해야 한다는 무거운 사명감이 연구소 곳곳에 배어 있었습니다. 양자 기술은 국가 안보와 직결되는 최상위 전략 자산입니다. 심화하는 글로벌 양자 패권 경쟁 속에서, 해외 기술에 의존하지 않고 우리만의 독자적인 기술 생태계를 구축해야 한다는 무거운 사명감이 연구소 곳곳에 배어 있었습니다. 이론과 수식이 가득한 실험실을 넘어, 실제 야전 속으로 양자 기술을 끌어내고 있는 국방과학연구소. 그곳에서 직접 듣고 경험한 생생한 양자 이야기를 지금부터 전해드립니다. 지뢰부터 지하 터널까지 가장 먼저 발걸음을 향한 곳은 원자 앙상블 기반 양자 센싱(Quantum Sensing) 연구실이었습니다. 지구에는 눈에 보이지 않는 거대한 자기장이 흐릅니다. 만약 땅속에 거대한 쇳덩어리인 탱크나 지뢰가 숨겨져 있다면 그 주변의 자기장은 아주 미세하게 일그러집니다. 양자 자기장 센서는 바로 이 미세한 자기장 변화를 포착하여 주변의 보이지 않는 위험을 탐색해 냅니다. 국방과학연구소는 이 초정밀 양자 센서를 활용하여 다방면의 탐지 기술을 개발하고 있습니다. 지상에서는 땅속에 묻힌 지뢰나 은밀하게 파놓은 지하 터널을 찾아냅니다. 해상에서는 수면 아래에 보이지 않는 해저 터널이나 숨은 잠수함을 탐지할 수 있도록 연구를 수행하고 있습니다. 특히, 이 센서를 드론에 탑재하여 이동하면서 자기장의 변화를 스캔하는 방식은 향후 유무인 복합 체계(Manned-Unmanned Teaming, MUM-T)와 결합하여 우리 군의 정찰 능력을 비약적으로 끌어올릴 전망입니다. 아울러 군사 작전에서 GPS 신호가 차단되거나 교란되는 상황 속에서도 자신의 정밀한 위치 인식을 가능하게 하는 양자 관성 센싱 기술도 함께 연구/개발 중이며, 우리 군의 작전 수행에 생존성과 정확도를 크게 높일 것입니다. 이미지 확대보기 그림 1. ADD에서 연구/개발 중인 양자 자기장 센서(왼쪽)와 양자 관성 센서(오른쪽) 물리부 구상도. 스텔스기를 찾아서 양자 센싱과 더불어 ADD가 공들여 담금질하고 있는 또 다른 무기는 양자 레이더(Quantum Radar)입니다. 기존의 레이더 체계는 전파를 쏘아 반사되는 신호를 잡아내는 방식입니다. 하지만 스텔스 비행체들은 이 전파를 흡수하거나 흩뜨려버리는 방식으로 자신을 투명하게 숨깁니다. 양자 레이더는 이 한계를 ‘얽힘 광자(Entangled Photons)’와 ‘양자 조명(Quantum Illumination)’이라는 신비로운 양자역학적 현상으로 돌파합니다. 보이지 않는 실로 연결된 듯한 두 얽힘 광자를 생성하고, 하나는 보관, 하나는 표적을 향해 안테나로 발사합니다. 비행체에 반사되어 돌아온 빛을 기지에 남겨둔 다른 얽힘 광자와 비교하면 숨겨진 비행체의 위치를 탐지할 수 있는 원리입니다. ADD는 기존 레이더 시스템의 한계를 돌파하기 위해서 양자 기술을 기반하여 다각적인 접근을 통해 심도 있는 연구를 이어가고 있습니다. 이미지 확대보기 그림 2. ADD에서 연구/개발 중인 양자 레이더의 작동 방식 우주와 지상을 연결하다 마지막으로 방문한 곳은 현대전의 핵심인 정보 통제를 완벽하게 수행하기 위한 양자 통신 연구실이었습니다. 기존의 무선 주파수(RF) 기반 통신은 적의 감청이나 전파 방해에 치명적인 약점을 노출합니다. 국방과학연구소는 이에 대항하는 궁극의 기술로 무선 양자암호통신(Quantum Key Distribution)을 집중적으로 연구하고 있습니다. 이 기술은 누군가 중간에서 통신망을 해킹해 정보를 가로채려는 순간, 양자의 상태 자체가 붕괴하여 도청이 물리적으로 불가능해지는 원리를 이용합니다. 연구소는 이 기술을 더욱 고도화하여 위성과 지상, 그리고 드론 등 다양한 이동 플랫폼을 안전하게 연결하는 양자 통신 네트워크 구축을 목표로 땀 흘리고 있습니다. 실험실을 넘어 야전 속으로 놀라운 점은 앞서 소개한 첨단 기술들이 단순히 항온항습이 완벽히 유지되는 쾌적한 실험실 안에서만 머물지 않는다는 것입니다. 변수가 쏟아지는 거친 야외 환경에서도 실제 운용이 가능하도록 치열한 연구가 이어지고 있습니다. 양자 통신 분야를 전담하는 박남훈 박사는 “양자 통신, 센싱, 레이더 기술이 이론적으로는 완벽할지라도, 실제 야전(Field) 환경에 당장 적용하기에는 현실적인 벽이 매우 높다”고 설명했습니다. 온도, 진동, 날씨 등 미세한 외부 환경 변화에도 극도로 민감하게 반응하는 양자의 까다로운 물리적 특성 때문입니다. 이를 극복하기 위해 연구원들은 실험실을 벗어나, 현장에서 직접 데이터를 수집하고 발생하는 수많은 오류를 끈질기게 수정해 나가며 기술의 완성도를 높이고 있습니다. 이미지 확대보기 그림 3. ADD에서 연구/개발 중인 양자 암호 통신 네트워크의 작동 방식 ADD, 미래를 향해서 현재 국방과학연구소는 대한민국 양자 기술 분야에서 매우 독보적인 위치를 차지하고 있습니다. 대학과 연구소의 기초 양자 연구 성과를 실전 장비로 탈바꿈시키며, 현장에서 발생하는 문제와 해결 방안을 심도 있게 탐구합니다. 단순히 기초 연구에 머물지 않고 기술의 산업 응용성을 높이며 실전 배치를 위한 기술성숙도(TRL) 확보에 전력을 다하는 것은, 바로 산업계와 학계를 잇는 튼튼한 가교(Bridging) 역할을 수행하기 위함입니다. 제3기술연구원 인용섭 팀장은 "글로벌 양자 패권 경쟁 속에서 연구진들이 막중한 책임감을 안고 열심히 연구에 임하고 있지만, 국가적으로 양자 전문인력이 여전히 부족한 실정"이라며 아쉬움을 전했습니다. 하지만 양자 국방의 미래를 짊어질 유능한 인재들을 향한 연구소의 문은 활짝 열려 있습니다. 국방과학연구소 양자기술 연구팀은 진로를 고민하는 이공계 학생들에게 ‘과학기술전문사관’ 제도를 통해 현장에서 직접 첨단 기술을 연구하며 과학의 한계에 도전할 열정 넘치는 청년들을 적극적으로 환영한다는 뜻을 밝혔습니다. 보이지 않는 미시 세계의 양자를 통제해 가장 강력한 국가 안보의 방패를 만들어가는 곳. 실험실을 넘어 험난한 현장에서도 대한민국의 안전한 내일을 묵묵히 설계하고 있는 국방과학연구소와, 세상을 바꿀 미래의 양자 과학자들에게 뜨거운 응원의 박수를 보냅니다.

탐방연구실 : 국방과학연구소(ADD)

글 작성 : 퀀텀웨이브 학생 기자단 : 김도겸(한양대학교) / 이성빈(서울대학교) / 백원준(연세대학교) / 김성은(연세대학교) / 박연수(연세대학교)