양자화학·생명과학 상용화 개척자 20인, 신약 결합 친화도 예측 최대 9배 가속 성과

양자화학 이론 연구를 이끄는 학계 인물들

양자화학은 양자역학 원리를 이용해 분자 구조, 화학 결합, 반응 경로를 계산하는 분야다. 가전자 결합 이론을 정립한 Linus Pauling, 밀도함수이론(DFT)으로 노벨상을 받은 Walter Kohn, Gaussian 계산 프로그램의 창시자 John Pople이 그 역사적 토대를 쌓았다.

현재 이 분야를 이끄는 학계 인물로는 토론토대학교 겸 Zapata Computing 공동창업자인 Alán Aspuru-Guzik이 꼽힌다. 그는 양자 시뮬레이터로 복잡한 분자 에너지 지형을 모델링하는 아이디어를 선구적으로 제안하고 이를 상용 소프트웨어로 연결하는 작업을 이끌었다. 하버드대학교의 Kang-Kuen Ni는 극저온 분자 제어 실험에서 두드러진 성과를 내며 실제 분자 양자컴퓨터 구현에 필요한 마지막 퍼즐 조각 중 하나를 맞춰가고 있다는 평가를 받는다. Argonne 국립연구소의 Yuri Alexeev는 차세대 양자 하드웨어에서 화학 시뮬레이션을 효율적으로 실행하도록 특화된 확장 가능한 양자 알고리즘 개발에 집중하고 있다. 컬럼비아대학교의 Richard Friesner는 상용 양자화학 소프트웨어 Jaguar의 공동 개발자로, 순수 이론과 산업 현장 사이의 간극을 좁히는 역할을 해왔다.

산업계 양자화학 연구 현황

기업·국책 연구소 측에서는 BASF의 Dr. Anthony Debellis가 대규모 고처리량 분자 시뮬레이션을 통해 실험실 검증 이전 단계에서 반응 결과를 예측하는 워크플로를 운영하고 있다. Deloitte Tohmatsu Group의 Dr. Kenji Sugisaki는 컨설팅 서비스와 학술 연구를 연결하면서 QuEra 등 중성원자 하드웨어 기업과의 협업 생태계를 구축하는 시범 사업을 주도 중이다. 태평양 북서부 국립연구소(PNNL)의 Dr. Nathan Baker는 화학 시스템 엔지니어링에 양자 알고리즘이 실질적으로 적용되도록 하드웨어·소프트웨어 요구 사양을 정의하는 역할을 맡고 있다.

양자생명과학의 이론적 기반과 현대 개척자들

양자생명과학은 살아 있는 유기체 내에서 얽힘, 결맞음, 양성자 터널링 같은 양자 현상이 실제로 작동하는지를 탐구하는 분야다. 에르빈 슈뢰딩거가 저서 《생명이란 무엇인가》에서 처음 개념을 제시했고, Per-Olov Löwdin은 DNA 돌연변이에서 양성자 터널링 역할을 가설로 제안한 바 있다.

현재 서리대학교의 Jim Al-Khalili는 Johnjoe McFadden과 함께 효소 촉매 작용과 철새 항법에서 양자역학이 능동적으로 활용된다는 이론을 학문적으로 정착시킨 인물로 꼽힌다. 하워드대학교의 Philip Kurian은 생물계 내 거시적 양자 결맞음 연구에서 슈뢰딩거 방정식을 활용해 원자 수준부터 생물 개체 수준까지 복잡한 생물 과정을 분석하고 있다. MIT의 Robert Langer는 양자 소재와 생명과학의 교차 지점에서 의료 진단용 고정밀 양자 센서 개발의 토대를 놓고 있다.

생명과학 산업화 최전선

신약 개발 현장에서 가장 주목할 만한 정량적 성과는 Qubit Pharmaceuticals에서 나왔다. 이 회사의 공동창업자이자 과학 디렉터인 Prof. Jean-Philip Piquemal이 설계한 Atlas 시뮬레이션 플랫폼은 하이브리드 고성능 컴퓨팅으로 논리 큐비트 에뮬레이션을 실행하며, 약물-표적 결합 친화도 예측 속도를 최대 9배 끌어올렸다고 밝혔다. Menten AI의 Dr. Alexey Galda는 NVIDIA cuQuantum과 텐서 네트워크를 결합해 펩타이드 기반 신약 후보 물질의 단백질 상호작용을 시뮬레이션하는 알고리즘을 개발하고 있다. Boehringer Ingelheim의 Dr. Elica Kyoseva는 전통적 접근으로는 풀 수 없었던 이른바 '약물 불가 표적'의 분자 모델링에 양자 컴퓨팅을 도입하는 전략을 지휘한다. St. Jude 아동연구병원의 Dr. Christoph Gorgulla는 머신러닝과 양자 컴퓨팅을 결합한 파이프라인으로 임상 검증된 치료 화합물 발굴 사례를 실제로 확인하는 성과를 거뒀다.