중국 전자과기집단공사(이하 CETC)는 중국 최대의 군용 전자제품 제작회사이다. 이 회사는 자사 과학자들이 100km 거리까지 탐지 가능한 양자 레이더를 개발했다고 발표했다. 이는 미국과 독일의 양자 레이더보다 5배나 긴 탐지거리다. 이론상 양자 레이더는 멀리 떨어진 스텔스 항공기를 탐지할 수 있으므로, 이 발표는 큰 의미를 지닌다. 재래식 레이더가 표적에 전파를 쏘아 그 반사파를 보고 표적을 탐지하는 데 반해, 양자 레이더는 섬유 커플러, 양자점 등을 사용해 얽힌 양자를 쏘아 표적을 탐지한다. 얽힌 양자가 표적에 반사되어 양자 레이더로 되돌아오면, 거기에 걸리는 시간을 통해 표적의 위치, 레이더 반사 단면적, 속도, 방향, 기타 속성을 추론할 수 있다. 또한 얽힌 양자를 변조하거나 복제하려는 시도도 탐지할 수 있기 때문에 적이 기만책을 사용하는지의 여부도 바로 알 수 있다.
스텔스 항공기는 전파 레이더의 탐지를 피하는 데 최적화되어 있기 때문에, 양자 레이더에 의한 탐지에는 취약하다. 또한 양자 레이더는 표적의 구성요소도 알 수 있다.
표적에 반사된 얽힌 광자는 표적과의 상호작용을 통해 변질되며, 이는 레이더 내에 남아 있는 얽힌 광자에서도 동일하게 나타나기 때문이다. 이러한 현상을 양자 연관이라고 한다. 이는 미사일 방어 시 진짜 핵 탄두와 기만체를 식별할 수 있는 매우 유용한 기능이다. 물론 실험실 내에서만 작동되는 개념실증품을 만든 것과, 양산형 모델을 만들어낸 것 사이에는 큰 차이가 있다.
미국 방위산업체인 록히드 마틴도 지난 2007년부터 장거리 양자 레이더의 제작을 시도하고 있으나, 아직 실전 배치 소식은 들려오지 않고 있다.
제대로 작동할 뿐 아니라 유용한 시스템을 만들려면 극복해야 하는 장애물이 많다. 양자 레이더의 경우 가장 큰 장애물은 양자계가 결맞음을 잃어버리는 결어긋남(Decoherence)현상이 문제다. 얽힌 입자를 사용하는 양자 시스템은 야외에 오래 있을수록 그만큼 열화를 일으켜 양자 특성을 상실하게 된다. 이 때문에 현존하는 양자 레이더 시제품은 탐지거리에 제한을 받는다. 멀리 떨어진 표적을 탐지하려면 그만큼 야외에 오랜 시간 동안 있어야 하기 때문이다.
과학 연구의 기준에서 볼 때는 탐지거리 100km 짜리 양자 레이더는 분명 대단하다. 그러나 적의 스텔스 폭격기 및 스텔스 미사일을 잡아내려면 더욱 더 긴 탐지거리가 필요하다. 양자 레이더 프로젝트가 앞으로 어찌 될지는 모르지만, CETC의 이번 발표는 중국의 연구 활동이 매우 치열하게 진행되고 있으며, 혁신 기술이 한 때 강력했던 무기의 입지를 순식간에 뒤집을 수도 있음을 일깨워 주었다.
서울경제 파퓰러사이언스 편집부/BY JEFFREY LIN AND P. W. SINGER
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