양자역학과 인생의 본질은 같다 — 성균관대 정연욱 교수 | 세바시 2000회

양자컴퓨터·큐비트 연구자 정연욱이 세바시 X 퀀텀 코리아 2025 특집 '100년의 양자, 산업을 깨우다' 무대에 서서 풀어낸 15분. 양자역학 100주년의 본질부터 중첩·얽힘·측정 세 가지 이상한 현상, 도/미 화음 비유, 구글 윌로우 칩, 그리고 "미래는 확실해서 좋은 게 아니라 불확실해서 더 아름답다"는 마지막 한 마디까지.

 

📌 한 줄 요약

양자역학의 핵심은 "측정을 하면 상태를 바꾼다"이다. 불확실성은 결함이 아니라 본질이며, 열린 결말을 받아들이는 '양자 인간적 사고'가 다가올 새로운 세상의 언어다.

 

⭐ 추천 점수

★★★★★ 5/5

퀀텀 코리아 2025 시리즈 3회차 — 1997 엄상윤(보안 산업)·1999 김갑진(자석 양자 컴퓨터 연구)에 이어 정연욱 교수의 양자역학 철학편. 도/미 화음을 직접 누르며 중첩을 설명하는 15분이 가장 깔끔한 양자 역학 입문 강연. 그리고 마지막에 양자 측정이 인생 철학으로 자연스럽게 이어집니다.

 

👥 이런 분께 추천합니다

① 양자역학·양자 컴퓨터가 막연한 사람 — 중첩·얽힘·측정을 도/미 화음으로 한 번에 정리

② 불확실한 미래에 지친 사람 — "예측할 수 없는 게 정상"이라는 양자역학의 위로

③ 새로운 기술을 일찍 받아들이는 사람 — "아직 안 되는 기술을 먼저 붙잡은 사람이 변화 만든다"는 메시지

 

📑 목차

1. "측정을 하면 상태를 바꾼다" — 양자역학 100주년의 본질

2. 중첩·얽힘·측정 — 양자역학의 세 가지 이상한 현상

3. 큐비트와 초전도체 양자 컴퓨터 — 양자 머신의 정체

4. "양자 공학은 병이 아니라 사람을 살리는 일" — MIT 아이작 추왕

5. 도/미 화음으로 보는 중첩과 측정 — 직접 들려주는 비유

6. 구글 윌로우 칩 + "아직 안 되는 기술을 먼저 붙잡는 사람"

7. 양자 인간적 사고 — 불확실성이 본질, 열린 결말의 인생

 

세바시 X 퀀텀 코리아 2025 특집 강연회 — 정연욱 성균관대 양자정보공학과 교수

세바시 2000회 — 양자역학과 인생의 본질은 같다!

미래는 확실해서 좋은 것이 아니라 불확실해서 더 아름답습니다

1. "측정을 하면 상태를 바꾼다" — 양자역학 100주년의 본질

정연욱 성균관대 교수가 강연을 연다. "안녕하세요. 성균관대학교 정연욱입니다. 양자역학을 공부하다 보면 이런 말이 있어요. '측정을 하면 상태를 바꿉니다.'" 측정이라는 건 우리가 어떤 걸 관찰하고 확인하는 건데, 그 때문에 우리가 보는 대상의 상태가 바뀐다는 것.

말이 안 된다고 생각할 수 있지만 이것이 양자역학이 우리에게 이상하게 느껴지는 핵심이다. 양자역학 이전에는 우리가 사는 세상이 우리가 관찰을 하건 안 하건 알아서 잘 흘러간다는 게 보편적 생각이었다. 하지만 양자 컴퓨터 같은 양자 기계들이 등장한 지금, 실험실에서 매일 양자역학적 관찰을 하다 보면 "세상의 본질이 이거구나. 내가 관찰하는 행위가 세상에 영향을 주는구나. 측정이 양자역학의 본질이구나" 하는 믿음이 생긴다고 한다.

 

"측정을 하면 상태를 바꿉니다" — 양자역학의 본질 도입

올해는 양자역학이 태어난 지 100년이 된 해. 양자 컴퓨터 같이 완전히 양자역학적 원리로 작동하는 기계들이 현실로 등장하고 있다. 100년 전 양자역학을 만든 천재들은 100년 후 이런 일이 일어날 거라 상상이나 했을까. 정연욱 교수는 이 측정이라는 행위가 우리에게 주는 메시지가 있다고 한다. 매일 세상을 관찰할 때마다 세상의 여러 가능성 중 하나로 무작위로 변해간다는 것 — 정해진 답 없이 수많은 열린 가능성 속에서 살아가는 불확실성을 받아들여야 한다는 것.

 

2. 중첩·얽힘·측정 — 양자역학의 세 가지 이상한 현상

양자역학은 일상에서 잘 접하기 힘든 이야기를 하는 아주 이상한 학문이다. 세 가지 현상이 핵심.

① 중첩 — 두 가지 상태가 동시에 존재. ② 얽힘 — 멀리 떨어진 물건끼리 즉각적으로 영향을 줌. ③ 측정 — 관찰하는 순간 상태가 결정됨. 살다 보면 잘 보기 어려운 현상이지만, 어쩌면 우리도 "양자역학에 의해 매 순간 새로운 결정을 하고 있는 열린 결말의 인생"을 살고 있는 것일지도 모른다는 것.

 

올해는 양자역학이 태어난 지 100년이 된 해

정연욱 교수는 이번 15분의 주제를 명확히 한다. 양자 기술이 가져온 양자 기계의 현상들, 그리고 양자 기계와 함께 살아가야 할 미래에 양자역학의 특성이 가져다주는 매 순간의 선택, 열린 결말, 불확실함. "여기서 어쩌면 조금이라도 삶의 힌트를 얻을지도 모르겠어요."

 

중첩·얽힘·측정 — 양자역학의 세 가지 이상한 현상

3. 큐비트와 초전도체 양자 컴퓨터 — 양자 머신의 정체

정연욱 교수가 연구하는 분야는 큐비트와 양자 컴퓨터. 그중에서도 초전도체 물질을 이용해 작동하는 기계를 만든다. 구글·IBM 같은 대형 양자 컴퓨터 기업이 사용하는 방식.

교수님은 사실 양자 컴퓨터를 "컴퓨터"라고 부르는 게 적절할까 의문을 가져왔다고 한다. "그냥 양자 머신이나 양자 기계라 불리는 게 좋지 않을까." 지금까지 세상에 없던 아주 새로운 무언가가 등장한 것이고, 완전히 양자역학적으로 동작하면서 컴퓨터처럼 계산도 할 수 있는 기계.

 

큐비트 소자가 들어 있는 웨이퍼 — 양자 컴퓨터의 기본 단위

웨이퍼 안에 큐비트 소자들이 들어 있다. 네모 하나하나마다 큐비트가 20개씩 들어 있는 소자 여러 개가 모인 웨이퍼. 보통 전자 회로는 트랜지스터가 기본 단위라면, 양자 컴퓨터의 기본 단위가 바로 큐비트. 큐비트는 중첩·얽힘·양자역학적 측정을 모두 가능하게 한다.

 

네모 하나마다 큐비트 20개 — 초전도체 양자 컴퓨터의 회로 구조

큐비트를 만드는 것도 어렵지만 모아서 제대로 작동하는 회로를 만드는 건 또 다른 도전. 어떤 큐비트를 어디에 어떤 방식으로 연결할지, 온도를 어떻게 조정할지, 얼마나 다양한 연산을 수행하게 만들지 — 모두 성능을 좌우한다. "양자 컴퓨터를 설계하고 제작하는 일은 단순히 좋은 부품을 모아 놓는 게 아니에요. 그 부품들이 다 함께 작동해서 완전히 새로운 역할을 하게 만드는 일입니다."

 

중첩·얽힘·측정을 모두 가능하게 하는 큐비트 회로의 도전

4. "양자 공학은 병이 아니라 사람을 살리는 일" — MIT 아이작 추왕

MIT의 유명한 교수 아이작 추왕이 얼마 전 어느 학교에서 한 말이 있다. "양자 공학은 병을 고치는 게 아니라 사람을 살리는 일이다." 우리가 병을 하나하나 고칠 수 있을지 몰라도 결국 목표는 사람을 살리는 일이라면, 양자 컴퓨터가 제대로 작동한다는 건 어느 병 하나만 완전히 고치는 것만으로는 충분하지 않다는 의미다. 할 일이 굉장히 많다.

아직 완전한 정답이 있는 것도 아니다. 지금도 전 세계 연구자들이 각각 누구도 가보지 않은 길을 가기 위해 매일 새로운 방식을 시도하고 있다. 창의성, 끈기, 그리고 불확실성을 감내하는 힘이 필요한 영역. 정연욱 교수의 정리. "양자 컴퓨터를 만드는 것은 기술을 넘어서 인간의 상상력과 끈기를 테스트하는 여정이다. 그리고 제가 지금 그 여정에 함께하고 있다는 것이 저에게는 행운이고 큰 의미입니다."

 

5. 도/미 화음으로 보는 중첩과 측정 — 직접 들려주는 비유

양자 기술의 원리를 우리 일상 언어로 표현하기는 쉽지 않다. 양자 현상을 우리가 일상에서 경험하지 못하기 때문. 정연욱 교수는 비유를 든다. 두 개의 음 — 도(C)와 미(E).

디지털 세계에서는 두 음을 따로따로 누르며 정보를 처리하면 된다. 그런데 동시에 누르면? 화음이 된다. 이것이 중첩. 두 개의 상태가 같이 존재하는 것. 도와 미를 함께 누르고 세기를 각각 조절할 수도 있다. 그러면 도와 미의 화음을 듣게 된다.

 

도/미 화음 비유 — 중첩 상태에서 측정하면 도 또는 미 하나로만 결정

여기까지는 이상하지 않다. 그런데 양자 세계에 들어가면 이상한 일이 벌어진다. 도와 미를 동시에 누른 중첩 상태에서 마지막에 그 음을 듣고 싶어 귀를 기울이면 — 이상하게도 우리는 도 또는 미 둘 중 하나의 음만 듣게 된다. 양자 상태는 듣는 그 순간에 상태가 하나로 정해져 버리는 것. 이것이 양자역학의 '측정'이다.

도/미 화음을 측정하면 둘 중 무슨 음을 들을까. 똑같이 도와 미가 섞인 상태에서 측정해도 어떤 때는 도, 어떤 때는 미가 나온다. 10번 해 보면 도 6번, 미 4번 식. 이게 양자 측정. 결과는 확률로만 정해져 있고, 그 확률을 조절하는 게 화음의 세기를 조절하는 양자 컴퓨터가 하는 일이다.

중첩 상태를 쓰고 조작할 수 있는 회로가 큐비트. 정연욱 교수는 세상에서 가장 많이 쓰이는 방식인 초전도체로 큐비트를 만들고 연결하는 일을 한다. 회로 하나 안에 수십 개의 큐비트를 넣고 화음을 만들 듯 새로운 상태를 조합. 측정 순간에 하나의 결과로 선택되어 나오는 양자 컴퓨터를 직접 만들고 있다.

 

6. 구글 윌로우 칩 + "아직 안 되는 기술을 먼저 붙잡는 사람"

현재 세상에 존재하는 가장 강력한 양자 컴퓨터는 구글의 윌로우(Willow) 칩이라고 한다. 큐비트 105개가 연결된 회로로 매우 정확하고 유연성이 높아 다양한 양자 알고리즘을 돌릴 수 있다. 2024년 12월 의미 있는 양자 오류 정정 기술을 처음 선보였다. 양자 컴퓨터가 안정적인 계산 도구가 되기 위한 아주 중요한 진보.

 

"아직은 안 되는 기술을 가장 먼저 붙잡은 사람들이 변화를 만들어냅니다"

그러나 정연욱 교수는 솔직히 말한다. "이 정도 양자 컴퓨터가 세상을 바꿨다고 할 수는 없습니다." 사람들이 의심한다. 이게 쓸모 있는 기술이 될 수 있을까? 언제쯤 우리 삶에 큰 영향을 줄까?

정연욱 교수의 답은 묵직하다. "우리는 아직 확신할 수 없지만 어쩌면 이 기술은 그렇기 때문에 훨씬 더 매력적입니다. 기술의 역사에서 가장 중요한 변화는 항상 아직은 안 되는 기술을 가장 먼저 붙잡은 사람들이 만들어냈거든요."

예를 든다. 컴퓨터가 처음 나왔을 때 "전 세계 컴퓨터는 열 대만 있으면 돼"라고 했다. 스마트폰이 처음 나왔을 때는 "전화기에 단추가 없는데 이걸 어떻게 쓰나" 비웃는 사람들이 있었다. 지금은? 그 기술들이 모두 우리의 일상이 되어 버렸다. 양자 기술도 마찬가지. 아직 완성되지 않았지만, 완성되지 않았기 때문에 우리 모두가 지금 기여할 수 있는 분야다. "이 기술을 먼저 받아들이는 사람이 앞으로 다가올 새로운 세상의 언어를 먼저 말하게 됩니다."

 

7. 양자 인간적 사고 — 불확실성이 본질, 열린 결말의 인생

정연욱 교수는 강연을 마무리한다. "양자역학이 우리에게 알려주는 건 매번 확률적으로 무작위로 결정되는 불확실성이 사실 세상의 본질이고 새로운 가능성이 태어나는 열린 공간이라는 점입니다."

세상이 빠르게 바뀌는 지금, 우리를 앞으로 나가게 하는 것은 완성된 답이 아니라 "확률적인 불확실한 상태에서도 행동할 수 있는 용기"다. 미래를 완벽히 예측하는 건 과학도 허용하지 않는다. 예측이 어렵더라도 먼저 시작해 보는 마음, 아직 미래는 결정되지 않았다는 것을 믿는 마음. "앞으로 세상은 이 중첩된 세상을 측정으로 변화시키는 양자 인간적 사고를 하는 사람들의 몫일지도 모릅니다."

 

"앞으로 세상은 양자 인간적 사고를 하는 사람들의 몫일지도 모릅니다"

양자 기계를 만든다는 건 정답 없는 일을 계속 시도하고 실패하고 조정하는 일을 반복하는 것. 그런데 정연욱 교수는 한 마디를 덧붙인다. "그게 꼭 과학자들만의 일은 아닌 것 같더라고요." 살아가는 일상도 그렇다. 어떤 일도 계획대로 흘러가지 않는다. 매 순간 선택을 하고, 선택의 결과를 믿고, 나아가는 것.

양자학이 우리에게 말한다. "세상은 애초에 많은 가능성이 중첩되어 있다. 우리가 선택할 때 무엇이 나올지 모르는 불확실성이 있는 것이 정상이다. 그러니까 너무 완벽한 계획에만 매달리지 않아도 된다."

 

"우리의 미래는 확실해서 좋은 것이 아니고 불확실해서 더 아름답습니다"

때로는 결과보다 측정하기 전의 상태 그 자체를 존중하는 것이 더 창의적이고 더 인간적인 길일 수도 있다. 하지만 일단 측정해서 결과가 나오면 그 선택의 결과를 믿고 한 발씩 더 나아가는 것. 양자 측정이 주는 삶의 힌트. "우리의 미래는 확실해서 좋은 것이 아니고 불확실성이 있기 때문에 더 아름답습니다."

 

 

그 불확실함 속에서 우리는 능동적인 선택과 측정을 하며 살아간다. 그래서 어쩌면 새로운 결말이 기대되는 열린 결말의 희망이 항상 있는 것이다.

 

✍️ 내가 밑줄 친 세 문장

"측정을 하면 상태를 바꿉니다 — 내가 관찰하는 행위가 세상에 영향을 주는구나, 측정이 양자역학의 본질이구나."

"기술의 역사에서 가장 중요한 변화는 항상 아직은 안 되는 기술을 가장 먼저 붙잡은 사람들이 만들어냈습니다."

"우리의 미래는 확실해서 좋은 것이 아니고 불확실성이 있기 때문에 더 아름답습니다."

 

📝 블로거 한 줄 후기

누가 무슨 말을 하는지 정확히 모르는 채로 끄덕여야 하는 순간, 회의실에서 뒤늦게 자막을 따라 잡아야 하는 순간 — 매일이 일종의 '측정 직전 상태'였거든요. 그런 사람한테 정연욱 교수의 15분이 이상하게 위로가 됐습니다. "불확실성은 결함이 아니라 본질"이라는 한 줄. 그리고 "아직 안 되는 기술을 먼저 붙잡은 사람들이 변화 만든다"는 한 줄. 양자컴퓨터·과학에 관심 있는 분뿐 아니라, 불확실한 미래에 지친 모든 분께 권합니다. 15분 동안 도/미 화음 한 번 들으면서 잠시 숨 고르세요.

 

💡 오늘, 단 한 가지만 해본다면

오늘 고민 중인 한 가지 결정을 떠올린 뒤, 자문해 보세요. "내가 측정하기 전에는 이게 어떤 상태인가? 측정하는 순간 어떤 결과가 나올지 모른다는 사실이 두려운가, 매력적인가?" 두려움 쪽으로 답이 기울면 — 양자 인간적 사고를 한 번 빌려 보세요. 결정되지 않은 상태가 곧 가능성이라는 사실을.

 

📚 더 보면 좋을 자료

같은 퀀텀 코리아 2025 시리즈 회차들과 짝지어 보시면 입체적입니다 — 세바시 1997회 엄상윤 IDQ 대표 '인류 역사상 최강의 신뢰를 만드는 길, 양자 보안'(산업·보안)·세바시 1999회 김갑진 KAIST 교수 '자석으로 양자 컴퓨터를 만드는 이유'(기초 연구). 세 회차를 묶어 보면 양자 기술의 산업·연구·철학 세 갈래가 한 번에 정리됩니다. 양자역학 입문서로는 정연욱 교수가 언급한 에버릿의 다중 우주 해석, 그리고 양자 컴퓨터 100년의 흐름을 추적한 책들을 추천합니다.