아이온큐, 양자컴퓨터로 물질-반물질 불균형 관련 현상 첫 시뮬레이션

양자컴퓨터 기업 아이온큐(IonQ)가 양자컴퓨터를 이용해 '중성미자 없는 이중베타붕괴' 현상을 세계 최초로 시뮬레이션하는데 성공했다고 발표했다. 이는 우주의 물질과 반물질 간 불균형을 이해하는데 중요한 의미를 갖는다. 아이온큐는 '빅뱅은 물질과 반물질을 동일한 양으로 만들어냈어야 하지만, 우리가 보는 거의 모든 것은 물질로 이뤄져 있고 반물질은 매우 적다'며 '사라진 반물질은 어디로 갔는가가 물리학의 가장 큰 의문 중 하나'라고 설명했다. 과학자들은 이러한 불균형의 근본 원인을 찾아 물리학의 기본 법칙에 대한 통찰을 얻고자 한다. 아이온큐의 포르테 엔터프라이즈 양자시스템을 사용한 연구진은 '렙톤수 위반' 현상을 실시간으로 관찰했다. 이는 양자컴퓨터에서 직접 시뮬레이션된 적이 없던 현상으로, 양자컴퓨터가 기존 시스템으로는 불가능한 기초 물리학 과정을 모델링할 수 있다는 추가적인 증거를 제공했다. 이번 시연은 우주가 왜 반물질이 아닌 물질로 주로 구성되어 있는지를 이해하기 위한 전 세계적 노력에 새로운 길을 열었다. 가설로 제시된 '중성미자 없는 이중베타붕괴' 핵 과정은 중성미자가 자신의 반입자라는 것을 시사하며, 이는 입자물리학 표준모형의 원리를 위반한다. 이 기술을 통해 과학자들은 양자컴퓨터를 사용하여 가장 짧은 시간 단위에서 핵 동역학을 시뮬레이션할 수 있다. 이는 1990년대 화학자들에게 화학반응에 대한 새로운 통찰을 제공하고 화학결합의 형성과 파괴 과정에서 원자가 재배열되는 과정을 보여준 펨토초 이미징 시연보다도 더 짧은 시간 단위다. 이 새로운 양자컴퓨팅 기술은 전 세계 고에너지 물리학 연구소에 적용될 수 있는 유사한 과학적 돌파구를 가능하게 할 것으로 기대된다.