“물리학 한계 뛰어넘었다” 초정밀 측정 가능…초고해상도 ‘양자분광기’ 개봉 박두 작성일 03-06 149 목록 <div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> <strong class="summary_view" data-translation="true">- GIST, 초고해상도 양자분광기 구현 기술 개발<br>- 간단한 구성으로 양자 수준 감도·해상도 확보</strong> <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> <section dmcf-sid="2M3KcvyjMS"> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="afb0f8c8ea8f9ed8aab1f5af4f516dc73b7c77ba89ef07d12259701ce219d964" dmcf-pid="VR09kTWAdl" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="함병승 GIST 전기전자컴퓨터공학과 교수.[GIST 제공]" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202503/06/ned/20250306102427377ycfd.jpg" data-org-width="1280" dmcf-mid="b18W4oaVey" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img4.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202503/06/ned/20250306102427377ycfd.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 함병승 GIST 전기전자컴퓨터공학과 교수.[GIST 제공] </figcaption> </figure> <p contents-hash="c29eb67a2cadf4bb5c8db82ed00ed1821d119ec0ff3f616ad9b53c0d4b4c8c2b" dmcf-pid="fep2EyYceh" dmcf-ptype="general">[헤럴드경제=구본혁 기자] 광주과학기술원(GIST)은 전기전자컴퓨터공학과 함병승 교수가 독자적으로 구축한 ‘초해상 양자센싱’이론에 기초해, 기존 분광기에 탑재 가능한 ‘양자분광기’ 구현 방법을 제안했다고 밝혔다.</p> <p contents-hash="05aa62474607c4352016792b070b0fe45e2d1010d1e1c3b51268d28c029c2a0b" dmcf-pid="4rQoGzBWiC" dmcf-ptype="general">‘양자분광기’는 기존 분광기의 물리학적 한계(회절 한계 또는 표준양자한계)를 극복하여 현존하는 어떠한 고전적인 물리 법칙이나 기기로도 달성할 수 없었던 초정밀 측정을 가능하게 한다.</p> <p contents-hash="4a19c0ee999a5c19a73a57cee994b22175ac88d32004ce77be5a47fe643647e5" dmcf-pid="8mxgHqbYJI" dmcf-ptype="general">함병승 교수는 2024년 발표한 ‘초해상 양자센싱’ 이론에서 고전광학과 호환가능한 새로운 개념의 양자센싱 이론을 제시한 바 있다.</p> <p contents-hash="dc80801d3a5332c4c6257ee09b3d0e9715394ceda79dfc12b2220b47c5a094ab" dmcf-pid="6sMaXBKGnO" dmcf-ptype="general">이번 연구는 기존 분광기의 성능을 획기적으로 개선할 위상 감도 및 해상도를 확보함으로써, 양자센서 기술의 새로운 가능성을 제시하고 광학 계측 분야의 패러다임 전환을 예고하고 있다.</p> <p contents-hash="14408dc9ed891af48184462bd5d7dea0e055c387fc270670bb94145aae2afd55" dmcf-pid="PORNZb9His" dmcf-ptype="general">분광기는 물질이 빛을 흡수하고 방출하는 방식을 정량적으로 측정하는 장치로, 알려진 파장(헬륨네온 레이저)과의 주파수 차이를 분석하여 미지의 빛의 파장을 정확히 파악할 수 있다. 이를 통해 화학물질의 구성, 농도, 반응 동역학 등을 분석하며, 환경 모니터링, 품질 관리, 생화학 연구 등 다양한 분야에서 폭넓게 활용된다.</p> <p contents-hash="96228412523005103270e7ce85d7f6361b5b4f9b9cee0a31d33a6e486e07f23d" dmcf-pid="QIej5K2XLm" dmcf-ptype="general">기존 광학 분광기는 회절 한계에 의해 주파수 해상도에 제한이 있었다. 그러나 이번 연구에서는 고차 세기 상관관계를 기반으로 하는 위상 제어 기술을 활용해 이 회절 한계를 극복했다.</p> <p contents-hash="b886eac1a22fd9a6902aba8f887416e2436eedd4bdd41eff8f1cfd293221b141" dmcf-pid="xCdA19VZnr" dmcf-ptype="general">또한 기존 양자 센싱은 얽힘 광자를 사용해야 하는 복잡성과 환경적 노이즈에 취약하다는 문제가 있었다.</p> <p contents-hash="1445a14a08878ac1843ea18f4b28a70c886162b84ce89d4b463d666e1b6f313d" dmcf-pid="yfHULsIiew" dmcf-ptype="general">함 교수는 간섭계의 스캐닝 모드를 이용해 간섭무늬의 변화를 정확하게 세는 고전적인 방식으로 노이즈 저항성과 높은 안정성을 동시에 확보했다.</p> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="26d6a2adf915ad053ef96b4db546f8d056b98a3f86d672070ad386c1e5c79a13" dmcf-pid="W4XuoOCneD" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="양자스펙트로미터 구조.[GIST 제공]" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202503/06/ned/20250306102428046duwy.jpg" data-org-width="1280" dmcf-mid="9YIG6aj4Jv" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img4.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202503/06/ned/20250306102428046duwy.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 양자스펙트로미터 구조.[GIST 제공] </figcaption> </figure> <p contents-hash="5deabbba0345142b631e6bf181668aab949d599588b2171f10ab212cfe94d14a" dmcf-pid="Y5ElKdiBeE" dmcf-ptype="general">이번 연구의 가장 큰 성과는 단일광자 기반의 고차원 얽힘 광자쌍을 사용하는 대신, 일반적인 레이저를 활용해 ‘위상조절 세기곱(Phase-Controlled Intensity Product)’이라는 혁신적인 이론을 창안한 것이다. 이를 통해 하이젠베르크 한계를 만족하는 양자분광기를 구현할 수 있는 방법을 제시했다.</p> <p contents-hash="d57120ee5c8ee818f65b1a8122d2acf12bd39ca7cef1b154e9f603227a66b28c" dmcf-pid="G1DS9Jnbek" dmcf-ptype="general">위상조절 세기곱은 빛의 위상 정보를 정밀하게 제어하고, 광 강도(intensity)의 고차 상관관계를 결합함으로써 해상도와 측정 감도를 극대화하는 기술이다.</p> <p contents-hash="f889faabb52d35293a6348bc446dc03a70b0e4e4fa104c788d8f3c6ff42e7664" dmcf-pid="Htwv2iLKic" dmcf-ptype="general">함 교수는 이번 연구에서 마이켈슨 간섭계 기반의 전통적인 센서 구조에서 위상 제어된 출력 필드의 위상조절된 세기곱을 활용해 현재 고차얽힘광자에 기초한 양자센싱에 있어 20 미만의 차수한계를 획기적으로 극복했다.</p> <p contents-hash="bad8417fc5e185cbfd532fb93d319052b44267b9176e190ab7ff831dfe9c22c3" dmcf-pid="XFrTVno9JA" dmcf-ptype="general">이 방법은 공간광변조기의 다중 픽셀 기반 위상 제어 시스템을 통해 해상도를 수백만 배 높일 수 있다는 점에서 실용성이 매우 높다.</p> <p contents-hash="4dfb6f5a7aff042df27fa2246d1e4d8b083dedca8b0193916688139916fa49d9" dmcf-pid="Z3myfLg2Jj" dmcf-ptype="general">함 교수는 수치 시뮬레이션과 실험을 통해 주파수 해상도가 10배에서 최대 100만 배까지 향상될 가능성을 검증했다. 특히, SLM 픽셀 수 K에 비례해 K배 향상된 해상도를 보였으며, 주변 소음에도 강한 안정성을 갖춘 것을 확인했다.</p> <p contents-hash="7b9eabd44fb5cb1bc0d521be3de5257b252437cd4bc7f34830b6b88d1a5a58f5" dmcf-pid="50sW4oaVRN" dmcf-ptype="general">이는 기존 양자 광학 기반 기술이 요구하는 복잡한 장비 없이도 비교적 간단한 구성만으로 양자 수준의 감도와 해상도를 확보할 수 있다는 점에서 큰 의미가 있다.</p> <p contents-hash="4cc43b4d488c4be41ceafb1e388556c3e7a364f9b654683fa7ed4901b21ec3f6" dmcf-pid="1pOY8gNfJa" dmcf-ptype="general">함병승 교수는 “이번 연구는 미래 양자센서 기술의 핵심 토대로서 광학 센서, 분광 분석, 양자 정보 처리 등 다양한 첨단 분야에 즉각적인 파급 효과를 미칠 것으로 예상된다”며 “특히 환경 변화에 강한 정밀 계측 장비, 의료용 이미징 기술, 원격 탐사 시스템, 레이다/라이다 등에서 폭넓게 활용될 것”이라고 전망했다.</p> <p contents-hash="1e4d915b56c308a43378d43dc07cc3725af12733b9e7cf42089968185e1a4f5e" dmcf-pid="tUIG6aj4ng" dmcf-ptype="general">이번 연구결과는 국제학술지 ‘사이언티픽 리포트(Scientific Reports)’에 2월 22일 온라인 게재됐다.</p> </section> </div> <p class="" data-translation="true">Copyright © 헤럴드경제. 무단전재 및 재배포 금지.</p> 관련자료 이전 Hanmi Shifts to "Professional Management System" 03-06 다음 바이에른 뮌헨 노이어 골키퍼, 동료 골에 기뻐하다 부상 03-06 댓글 0 등록된 댓글이 없습니다. 로그인한 회원만 댓글 등록이 가능합니다.
