클라우드상 양자물질을 원격으로…

미국 콜로라도에 위치한 스타트업 콜드콴타(ColdQuanta)가 양자 물질을 클라우드에 올려놓는 서비스를 발표했다. 루비듐 원자 수만 개를 절대 영도 근처까지 냉각시킨 것. 그런 다음 클라우드에 올려 웹에서도 접근할 수 있도록 했다는 것이다. 물론 액세스하려면 콜드콴타에 신청해 허가를 받아야 한다.

냉각된 루비듐 원자는 상온과 달리 양자적 행동을 한다. 이런 움직임을 웹에서 사용자가 직접 조작하면서 대화식으로 관찰할 수 있다. 물론 지금 당장은 액세스해서 버그를 찾기 위해 100명으로 제한하고 있지만 회사 측은 대상을 확대해나갈 예정이라고 한다.

콜드콴타는 루비듐 원자와 하드웨어, 소프트웨어 등 시스템을 알버트(Albert)라고 부른다. 알버트를 위한 루비듐 원자는 콜로라도 볼더에 위치한 회사 연구 시설 내 유리 용기에 들어가 있다. 엔지니어는 여기에 레이저와 자석 등 기기를 연결해 루비듐 원자를 외부에서 다룰 환경을 만들었다. 브라우저에서 버튼을 누르면 실제로 실험실에 있는 기기가 움직이는 원자를 다루는 구조다.

알버트에서 할 수 있는 건 유리 용기 속 루비듐 원자를 확대해보거나 전자기장을 만들어 원자를 장벽 너머 촬영하거나 원자 기체에서 보스-아인슈타인 응축이라는 상태를 변화시킬 수도 있다. 마치 동물을 관찰할 수 있는 관찰 카메라와 비슷하지만 알버트를 통해 관찰할 수 있는 건 동물이 아니라 인간 머리카락보다 얇은 차디찬 양자라는 게 다르다.

콜드콴타의 목표는 양자 물질을 지금보다 더 평범한 존재로 만드는 것이다. 일반인이 양자 물질과 행동에 친근감을 느낄 수 있도록 하겠다는 것이다. 그 중에서도 교육에 유용할 수 있다. 지금까지 양자 물질을 연구하는 원자 포착이나 냉각 등을 위해선 실험실에서 까다로운 장비를 이용해야 했다. 하지만 클라우드로 접근할 수 있다면 멀이리 있는 교실에서도 이 같은 행동을 관찰할 수 있다.

물리학에선 냉각 원자의 양자 성질을 장치에 응용할 수 있을 것으로 전망하고 있다. 예를 들어 정확한 중력 센서를 들 수 있다. 중력 센서는 원자가 서로 돌진해 간섭 패턴을 만들 때 해당 패턴이 지구 자기장에 의해 변화하는 성질을 사용한다. 미 항공우주국 나사(NASA)는 이미 냉각 원자를 이용한 센서 프로토타입을 구축했으며 이를 통해 지구 자기장 맵핑도 하고 있다. 이를 통해 빙하 덩어리나 해일 움직임 등을 정확하게 관찰하기 쉽게 될 수도 있다.

양자물질은 또 다른 위성 조성 연구에도 사용될 가능성이 있다. 양자물질을 냉각해 보스-아인슈타인 응축될 때까지 냉각하고 블랙홀 같은 복잡한 자연 현상 미니어처 모델을 만든 예도 있다. 이 모델을 연구해 실제 대상에 대한 가설을 세우는데 도움이 될 수 있다.

콜드콴타는 여러 분야에서 더 양자 물질에 접근할 수 있는 환경을 만들 목표를 세우고 있다. 이를 통해 자체 양자 시스템을 디자인하고 문제를 해결할 수 있게 하려는 것이다. 물론 이처럼 원격 조작 가능한 양자물질 시스템이 처음 나온 건 아니다. 2018년 덴마크 연구팀이 보스-아인슈타인 응축을 조작하는 게임에 600명을 초대한 바 있다. 콜드콴타 역시 2018년 나사 제트추진연구소와 협력해 국제우주정거장에 양자물질 연구실을 설치해 ISS 내 물질을 지구상 연구자가 조작할 수 있도록 했다. 콜드콴타에 대한 자세한 내용은 이곳에서 확인할 수 있다.