머리카락보다 가는 입자 공간…韓연구진 전자 간 양자거리 측정 작성일 06-06 114 목록 <div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> <strong class="summary_view" data-translation="true">"미시세계 물질은 파장으로 존재…파형 위상차로 거리 측정"<br>방사광가속기 편광분석 활용 측정…양자컴 오류 분석 수월해지나</strong> <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> <section dmcf-sid="6KrQ7DIi3V"> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="484cfdca3c80ba6eadfbd79be41987b068802008c09da5f647ffadf552c039d3" dmcf-pid="PnZkRHFO32" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="양자거리 측정 개념도. 두 개의 노란 공은 전자를 나타내며, 그 아래 흰색 눈금은 거리를 측정한다는 의미로 '자'를 표현한 것이다.(김근수 연세대 교수 제공)/뉴스1" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202506/06/NEWS1/20250606030004358jkgg.jpg" data-org-width="1400" dmcf-mid="4TtwJ5ph04" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img1.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202506/06/NEWS1/20250606030004358jkgg.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 양자거리 측정 개념도. 두 개의 노란 공은 전자를 나타내며, 그 아래 흰색 눈금은 거리를 측정한다는 의미로 '자'를 표현한 것이다.(김근수 연세대 교수 제공)/뉴스1 </figcaption> </figure> <p contents-hash="f03a88f73cdb56c1cf8ede46e0997553bda661e12fd5c29a0ebd7b3649ee0670" dmcf-pid="QL5EeX3I79" dmcf-ptype="general">(서울=뉴스1) 윤주영 기자 = 머리카락 굵기의 100만분의 1, 원자보다 작은 미시세계의 거리를 수치화할 수 있는 '양자거리' 측정 방법이 국내 연구진에 의해 개발됐다.</p> <p contents-hash="51d4bd8c9b0608beb72d67e1e091110ec74a23f4513d35ca39f047d02d5580d6" dmcf-pid="xo1DdZ0C0K" dmcf-ptype="general">6일 과학기술정보통신부에 따르면 김근수 연세대 물리학과 교수 연구팀과 양범정 서울대 물리천문학부 교수 연구팀은 세계 최초로 고체 물질 속 전자의 양자거리를 측정하는 데 성공했다.</p> <p contents-hash="6d7c2c022eb1d4b1869dde266f7746d7ceb7e67a875dc94157bb0cfac835327a" dmcf-pid="ytLqHiNf3b" dmcf-ptype="general">양자거리란 미시세계 입자 간 양자역학적 유사성을 수치로 나타내는 물리량이다. 두 입자가 완전히 똑같은 양자 상태라면 최솟값 0, 완전히 다르면 최댓값 1로 표현된다.</p> <p contents-hash="3b84ea3d3e87dcd497b816347391b60e7fa9a403c77b4d09a9fca8c63a9167b7" dmcf-pid="WFoBXnj47B" dmcf-ptype="general">양자거리는 흔히 떠올릴 수 있는 물리적 거리보다는 파형 간 유사성에 가깝다. 미시 세계 입자는 파동적 성질을 지녔기 때문이다.</p> <p contents-hash="a874693edc492a485b9f617d7a474e9ef6a72418e3b2023f6b7f2855f5ba9420" dmcf-pid="Y3gbZLA8uq" dmcf-ptype="general">따라서 물질을 구성하는 전자에도 파동으로 인한 위상차가 존재하게 된다.</p> <p contents-hash="71c2cb93d5d0dfc36020089ade67d5d464ac0022c4b3c5ca96f0267c6fef0c03" dmcf-pid="G0aK5oc63z" dmcf-ptype="general">그간 양자거리를 정확히 측정하려는 연구가 시도됐지만, 간접 측정만이 보고됐을 뿐이었다. 우리 연구진은 이를 극복하는 방법론을 제시했다.</p> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="43bb2b938fe3b11b4da9282729756d153bd95c825ab8e149f0fd6a859062d34e" dmcf-pid="HpN91gkPu7" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="양자거리 측정 실험 데이터.흑린 속 전자들의 양자거리 분포를 에너지와 운동량에 따라 측정한 실험 데이터다. 흰색은 양자거리가 0이고 검은색은 양자거리가 1이다. 회색 선들은 양자거리가 같은 지점을 0.1 간격으로 이어서 나타낸 것이다.(김근수 연세대 교수 제공)/뉴스1" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202506/06/NEWS1/20250606030005823shqd.jpg" data-org-width="1400" dmcf-mid="8TvLflYcFf" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img1.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202506/06/NEWS1/20250606030005823shqd.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 양자거리 측정 실험 데이터.흑린 속 전자들의 양자거리 분포를 에너지와 운동량에 따라 측정한 실험 데이터다. 흰색은 양자거리가 0이고 검은색은 양자거리가 1이다. 회색 선들은 양자거리가 같은 지점을 0.1 간격으로 이어서 나타낸 것이다.(김근수 연세대 교수 제공)/뉴스1 </figcaption> </figure> <p contents-hash="5da28dab6f352c16ae6ead01778c1732601ce90590e7f1c05be1642f272b3ced" dmcf-pid="XUj2taEQ0u" dmcf-ptype="general">연구팀은 조성이 비교적 단순하고 대칭 구조를 띠고 있는 물질 '흑린'을 활용했다. 반도체 소자 등에 쓰이는 물질이다.</p> <p contents-hash="18058d45764c13ceeb9a94cd45d76c948e09a2b8bbb62f6ff99f9e735970dcdb" dmcf-pid="ZxTo4SGkFU" dmcf-ptype="general">김근수 교수 등 실험그룹은 각분해광전자분광(ARPES) 기법을 적용했다. 물질에 빛 등을 조사한 뒤, 빛의 입자인 '광자'와 충돌해 튀어나오는 전자 운동량(광전 효과)을 분석하는 것이다.</p> <p contents-hash="6113f8b6006b1b39389d7243ff70786e054db29f08f15ca3972ab814e5fae75e" dmcf-pid="5Myg8vHEFp" dmcf-ptype="general">구체적으론 편광된 빛에서 전자 간 위상차에 따라 검출 신호의 세기가 달라진다는 점에 착안했다. 이를 구현하고자 '어드밴스드 라이트 소스'라는 미국 로렌스 버클리 국립연구소의 방사광 가속기를 사용했다.</p> <p contents-hash="919240b4d8b84297e15a3be22d84067c35cb9e4c94b83bb8a66f29fcad8ee19f" dmcf-pid="1RWa6TXD30" dmcf-ptype="general">김 교수는 "전자기파인 빛은 진행 방향과 진동 방향이 수직인 '횡파'다. 이를 물질에 조사할 시 진동 방향과 입사 평면이 수직을 이룰 시 수직편광, 평행할 시 수평편광"이라며 "수직 편광은 위상차가 정반대인, 즉 양자거리가 서로 먼 전자 상태를 관측할 수 있다. 반대로 수평 편광은 위상차가 적어 거리가 가까운 전자를 측정할 수 있다"고 설명했다.</p> <p contents-hash="825a07e8d1259ba8886bdd5215123f5d5de0d3f93eb48bc19c386cebe4a81b66" dmcf-pid="teYNPyZw73" dmcf-ptype="general">이론그룹의 양 교수가 닦아둔 선행 연구도 큰 도움이 됐다. 양 교수는 특정 물질에 자기장을 걸 때 생기는 전자의 거동 변화를 통해 양자거리를 측정할 수 있을 거라고 2020년 제시했다. 미국 매사추세츠 공과대(MIT)와 협력을 통해 양자거리를 근사적으로 측정한 결과를 국제학술지 '네이처 피직스'(Nature Physics)에 공개하기도 했다.</p> <p contents-hash="1db2a9510f0df68a11f6a7f1de441b8c1515c4dbe8618f09ecc9480a7e0829ac" dmcf-pid="FdGjQW5r0F" dmcf-ptype="general">연구는 양자컴퓨팅 난제인 오류 정정에도 활용될 여지가 있다. 물질의 중첩 상태 '결맞음'을 활용한 연산 단위 큐비트는 외부 노이즈로 인해 쉽게 붕괴할 수 있다.</p> <p contents-hash="4bdc6d94ea25e23f300490479b6db2384e1e84718f071da626ee1043a0640117" dmcf-pid="3JHAxY1mpt" dmcf-ptype="general">김 교수는 "큐비트 결맞음이 무너진 수준을 파악하는 데 양자거리 측정이 도움이 된다"라며 "양자컴퓨팅, 양자센싱 등 관련 기술 전반에도 긍정적인 변화를 일으킬 수 있을 것"이라고 말했다.</p> <p contents-hash="adc44e1fd5d23bfd5e1b05a92cc7edf226885bb0b3cf0298848a62bfddb8cf7e" dmcf-pid="0iXcMGts31" dmcf-ptype="general">한편 과기정통부 기초연구사업(리더연구, 선도연구센터)의 지원을 받은 연구는 국제학술지 '사이언스'(Science)에 6일(한국 시간) 게재됐다.</p> <p contents-hash="6c93a8e84e7713324145bdf2517a1889cd0c5358852f8e11edff7f2d1587104c" dmcf-pid="pnZkRHFO75" dmcf-ptype="general">legomaster@news1.kr<br><br><strong><용어설명></strong><br><br>■ 양자컴퓨팅<br>양자컴퓨팅(Quantum Computing)은 양자역학 원리를 활용해 기존 컴퓨터로는 처리하기 어려운 복잡한 문제를 빠르게 해결하는 새로운 컴퓨터 기술이다. 기존 컴퓨터가 0 또는 1의 값을 갖는 비트(bit)를 사용하는 반면 양자컴퓨터는 0과 1이 동시에 존재할 수 있는 큐비트(qubit)를 연산의 기본 단위로 사용한다.<br><br>■ 결맞음<br>양자 컴퓨팅 연산단위 큐비트가 상호작용을 하는 상황에서 주요 물리 현상인 얽힘과 중첩을 유지할 수 있는지를 의미한다. 이 얽힘과 중첩이 있기 때문에 큐비트는 기존 컴퓨팅 단위 '비트'와 달리 0과 1의 값을 동시에 구현할 수 있다. 다만 현재 기술로서는 큐비트 규모가 커질수록 결맞음이 쉽게 깨진다.<br><br>■ 광자<br>빛(전자기)은 입자성과 파동성을 가진다. 이 중 입자 개념을 나타내는 용어. 물리학에서 광자는 전자기 에너지의 묶음으로 모든 빛을 구성하는 기본 단위다.<br><br> </p> </section> </div> <p class="" data-translation="true">Copyright © 뉴스1. 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