한 연구진, 세계 첫 '양자거리' 측정 성공…양자산업 응용 기대

원자보다 작은 미시 세계의 양자역학적 입자 상태를 비교하고 수치화하는 물리량인 '양자거리' 측정법을 국내 연구진이 최초로 개발했습니다.

양자의 상태를 정확히 예측함으로써 양자컴퓨터와 양자 센싱 등 양자기술의 정확도를 높이는 기초 기술로 활용될 수 있을 것으로 전망됩니다.

과학기술정보통신부는 연세대 김근수 교수 연구팀과 서울대 양범정 교수 연구팀이 공동으로 고체 물질 속 전자의 양자거리 측정에 성공한 연구결과를 6일 최고 권위 국제학술지 '사이언스'에 발표했다고 밝혔습니다.

양자거리는 원자보다 작은 미시 세계 입자 간 양자역학적 유사성을 수치로 나타낸 물리량입니다.

물리학적 개념으로 통상 두 지점 사이의 간격을 뜻하는 거리 개념과는 다소 차이가 있습니다.

두 입자가 완전히 똑같은 양자 상태이면 양자거리가 0, 완전히 다르면 1이 되는데, 이 정보는 양자 컴퓨팅과 양자 센싱에서 양자연산의 정확도를 평가하고 상태 변화를 추적하는 데 필수적 요소입니다.

또 최근 고체물질 속 전자의 양자거리는 물질 기본 성질 표현 외에도 초전도와 같은 난해한 물리 현상과 연관이 있는 것으로 밝혀지는 등 중요성이 커지고 있습니다.

그 때문에 전 세계적으로 이를 정확히 측정하려는 시도가 이어졌지만, 지금까지 간접 측정 사례만 있을 뿐 직접 측정법은 만든 사례가 없었습니다.

이번 발견은 양자거리 측정법을 이론적으로 제시하는 등 이론을 발전시켜 온 양 교수팀과 인 원자가 2차원으로 구성된 구조가 단순한 물질인 흑린을 활용한 전자 상태 측정 기법을 확립해 온 김 교수팀의 협력으로 이뤄졌습니다.

(사진=김근수 연세대 교수 제공, 연합뉴스)