양자 정보 이론 은 미래 산업 을 제시 하 는 학문 응용 수학 과 배 준우 교수 – 하이 에리카 
 2017 학년도 HYU 학술 상 의 HYU 과 학상 은 양자 정보 이론 을 연구 하 는 응용 수학 과 배 준우 교수 에게 돌아갔 다 . 19 세기 의 전자기학 ( 물리학 ) 이 20 세기 의 정보 이론 ( 응용 수학 ) 덕분 에 21 세기 IT 산업 ( 공학 ) 으로 나아갈 수 있 었 던 것 처럼 , 양자 정보 이론 은 20 세기 의 양자 이론 을 앞 으로 다가올 미래 의 산업 으로 제시 할 학문 이 라는 그 의 말 에 귀 기울여 보 자 . 
 수학 과 물리학 , 공학 적 관점 융합 
 물리학 의 고유 한 영역 이 자 , 어렵 기 로 정평 이 난 양자 역학 . 이제 양자 역학 을 응용 한 정보 통신 개발 은 국가 R & D 의 최전선 에 있 다 . 양자 정보 통신 의 경우 이미 2012 년 에 지식 경제 부 의 ‘ IT 10 대 핵심 기술 ’ 에 선정 된 바 있 으며 , 최근 에 는 꿈 의 컴퓨터 라 불리 는 양자 컴퓨터 를 비롯 한 양자 산업 육성 방안 이 추진 되 고 있 다 . 
 배 준우 교수 는 바로 이 양자 정보 통신 의 이론 , 즉 양자 정보 이론 을 연구 하 고 있 다 . 그 는 양자 정보 이론 분야 의 최근 연구 성과 를 인정받 아 최근 열린 ERICA 학술 상 에서 HYU 학술 상 부문 의 HYU 과학 상 을 수상 했 다 . 네이처 ( Nature ) 의 자매지 인 에 ‘ 양자 국소 연산 및 고전 통신 을 이용 한 양자 회로 게이트 구별 ’ 이 라는 논문 을 2015 년 발표 했 고 , 2016 년 에 는 물리학 분야 권위지 인 에 ‘ 양자 채널 분리 가능 성 에 대한 정보 이론 적 분석 ’ 이 라는 제목 으로 국제 공동 연구 논문 을 게재 한 바 있 다 . 
 “ 2015 년 에 발표 한 논문 은 양자 컴퓨터 의 회로 에 잡 음 이 있 는 게이트 인지 아닌지 구별 하 는 원천 기술 에 대한 연구 입니다 . 그리고 2016 년 논문 은 양자 채널 분리 에 대한 정보 이론 적 이해 를 제공 합니다 . 양자 정보 이론 을 통해 양자 세계 에서 일어나 는 , 혹은 양자 세계 를 이용 한 정보 처리 를 표현 할 수 있 습니다 . 양자 정보 통신 은 미래 의 공학 입니다 . ” 
 양자 정보 이론 은 1990 년 대 중반 , 양자 소인 수분 해 알고리즘 의 개발 로 현대 암호 의 보안 성 이 위협 을 받 으며 주목 받 았 다 . 이름 그대로 양자 이론 에 기반 을 둔 정보 이론 이 기 때문 에 수학 뿐 아니 라 물리학 , 공학 에 대한 이해 도 높 아야 한다 . 배 교수 는 수학 과 학부 생 시절 물리학 을 부 전공 하 며 양자 역학 을 접한 뒤 , 양자 역학 과 수학 의 연관 성 에 깊이 매료 되 었 다고 한다 . 
 “ 제 가 연구 하 는 양자 정보 이론 은 물리학 과 수학 의 개념 을 활용 하 고 공학 적 인 관점 을 요구 합니다 . 미래 IT 분야 로서 양자 정보 기술 의 비전 을 제시 할 수 있 어야 합니다 . ” 
 한국인 최초 로 양자 정보 이론 난제 해결 
 배 교수 는 양자 정보 이론 난제 목록 에 이름 을 올린 ‘ 현재 까지 의 유일 한 한국인 ’ 이 다 . 양자 정보 이론 난제 목록 은 2000 년 대 초반 양자 정보 이론 의 손꼽히 는 대가 이 자 현재 독일 하노버 대학 의 교수 로 재직 중 인 베르너 ( R . F . Werner ) 교수 가 창안 한 것 으로 , 학계 발전 을 도모 하 고자 전 세계 연구자 들 이 난제 제안 및 문제 해결 에 참여 하 고 있 다 . 현재 는 오스트리아 비엔나 에 소재 한 양자 정보 센터 에서 운영 하 고 있 는데 , 등재 된 총 43 개 의 난제 중 해결 된 것 은 10 개 미만 이 다 . 
 이 중 배 교수 는 22 번 난제 의 해결 자 이 다 . 22 번 난제 는 양자 상태 를 임의 의 개수대 로 복제 하 는 것 과 양자 상태 로부터 정보 를 얻 는 측정 과정 은 동등 하 다는 가설 이 다 . 2005 년 배 교수 가 스페인 바르셀로나 에서 박사 과정 을 밟 던 시절 , 그 의 지도 교수 는 배 교수 를 포함 한 공동 연구자 에게 22 번 난제 에 대한 논의 를 제안 했 다 . 그렇게 난제 해결 을 향한 첫 걸음 이 시작 된 것 . 당시 공동 연구자 들 의 연구 토론 은 수학 분야 의 오랜 연구 결과 부터 최근 양자 정보 이론 의 연구 결과 에 이르 기 까지 다양 한 접근 과 아이디어 를 바탕 으로 진행 되 었 고 , 이 과정 을 통해 배 교수 는 22 번 난제 에 답할 수 있 는 놀랍 고 도 간단 한 방법 을 찾 았 다 . 
 “ 문제 를 풀 지 못하 는 것 은 문제 해결 에 접근 할 수 있 는 길 을 찾 지 못했 기 때문 입니다 . 길 을 찾 는 것 이 문제 를 해결 하 는 것 입니다 . 그리고 그런 길 은 다양 할 수 있 습니다 . 22 번 난제 의 경우 , ‘ 양자 얽힘 ’ 이 라는 난해 한 개념 을 통신 모델 에 적용 했 고 덕분 에 해결 가능 한 수학 문제 를 정의 할 수 있 었 습니다 . 제 가 찾 은 한 가지 길 입니다 . ” 
 배 교수 의 또 다른 업적 은 2007 년 양자암호 의 보안 성 증명 을 완성 한 것 이 다 . 양자암호 의 도청 에서 양자 메모리 의 필요 성 을 수학 문제 로 표현 해 2006 년 가을 , 독일 막스플랑크 연구소 의 양자 정보 난제 세션 에서 발표 한 적 이 있 는데 , 때마침 청중 중 에 는 양자 정보 이론 난제 를 운영 하 는 베르너 교수 가 있 었 다 . 그 는 배 교수 에게 이 를 난제 목록 에 올리 도록 권유 했 다 . 이렇게 제안 하 게 된 31 번 난제 는 아직 까지 풀리 지 않 은 상태 . 배 교수 의 연구 그룹 에 는 이 난제 의 해결 자 를 꿈꾸 며 참여 한 수학 강국 인도 출신 의 연구원 도 있 다 . 
 미래 산업 을 이끄 는 데 이바지 할 수 있 길 
 미래 공학 의 기반 이 될 양자 정보 이론 의 발전 을 위해 의미 있 는 기여 를 하 고 싶 다는 배 교수 . 이를테면 정보 이론 의 창시자 인 클로드 샤논 의 연구 가 이름 도 얼굴 도 모르 는 현재 우리 들 의 삶 을 윤택 하 게 해 준 것 처럼 , 본인 의 연구 도 그렇 게 쓰이 길 바라 는 마음 이 다 . 
 “ 19 세기 전자기학 이후 20 세기 양자 이론 을 주목 할 필요 가 있 습니다 . 19 세기 전자기학 이 21 세기 IT 의 기초 물리학 이 었 듯이 , 20 세기 양자 이론 은 미래 양자 산업 의 기초 물리학 이 라 할 수 있 습니다 . 현재 우리 에게 는 양자 이론 을 양자 산업 으로 이끄 는 이론 , 즉 양자 정보 이론 이 필요 합니다 . 제 연구 는 양자 이론 을 미래 산업 으로 이끄 는 역할 을 할 것 입니다 . ” 
 Posted in : 2018 년 봄 호 , Hot Issue , Research of ERICA , 에리카 호수 별 보 기