기존 광섬유 통신망에서도 사용 가능한 양자 인터넷 광원 개발…품질 세계 최고 수준 작성일 11-30 43 목록 <div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> <strong class="summary_view" data-translation="true">KAIST "차세대 양자 통신, 양자 중계기, 양자 네트워크 구현 기대"</strong> <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> <section dmcf-sid="75i4Ixfzcc"> <p contents-hash="27d4e3aae90b149a10304b3415523e742b2c734f4bd78c3e451bdf13c3359200" dmcf-pid="z1n8CM4qjA" dmcf-ptype="general">(지디넷코리아=박희범 기자)<span>기존 광섬유 통신망에서도 사용 가능한 세계 최고 성능의 양자 인터넷 핵심 광원이 개발됐다.</span></p> <p contents-hash="0f2fe5fb81108d3685dbe58df473c31534b6560ea36f4d44bebd5d5f05d68573" dmcf-pid="qtL6hR8BAj" dmcf-ptype="general">KAIST는 물리학과 조용훈 교수 연구팀이 상온에서도 작동되는 광통신 대역의 단일 광자원을 실험적으로 구현한데 이어, C-밴드 대역에서 세계 최고 수준의 ‘구별 불가능한 동일 양자 광원을 개발했다고 30일 밝혔다.</p> <p contents-hash="99e8e2ef1740bde58d08b132b1c22dbc7bf067024cddac633ebe6bb30fbf1c71" dmcf-pid="BFoPle6bjN" dmcf-ptype="general">C-밴드는 광섬유를 통해 인터넷 신호가 가장 멀리, 가장 적게 손실되며 전달되는 ‘최적의 빛 파장대(약 1550 nm)’다. 연구팀이 이 파장대에서 세계 최고 품질(동일성 72%, 순도 97%)의 단일 광자원을 만들어냈다.</p> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="6f69a353c033ad76ca0e9a26996dc9edd1696d62bbabe7bb23d96ed9957fa73e" dmcf-pid="b3gQSdPKaa" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="양자 인터넷 핵심 광원을 개발한 KAIST 조용훈 교수, 김혜민 박사과정, 김재원 박사과정.(왼쪽부터)" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202511/30/ZDNetKorea/20251130180640205bhmc.jpg" data-org-width="638" dmcf-mid="2JSEuskLct" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img3.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202511/30/ZDNetKorea/20251130180640205bhmc.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 양자 인터넷 핵심 광원을 개발한 KAIST 조용훈 교수, 김혜민 박사과정, 김재원 박사과정.(왼쪽부터) </figcaption> </figure> <p contents-hash="a8f984310938dcdd59f5b756674651768f50c46d741aeecf4fe81f74e1cf27f1" dmcf-pid="K0axvJQ9kg" dmcf-ptype="general">그동안 C-밴드에서 원하는 시점의 확정적 양자 광원을 안정적으로 만들어내는 기술은 난제였다.</p> <p contents-hash="b38e644fd4e1f548fa7c8939ab70b5e63f697592c5b271ecddf92933759aeb29" dmcf-pid="9pNMTix2jo" dmcf-ptype="general">조용훈 교수는 “기존 광섬유 통신망과 바로 연결될 수 있는 파장에서 사용될 수 있는 확정적 양자 광원을 세계 최고 수준으로 얻은 결과”라고 말했다.</p> <p contents-hash="ce6c3dd3aeb4fa51c94809ed7b7d3a8bb518204ed188de20c58a2ed3b32c42b3" dmcf-pid="2UjRynMVoL" dmcf-ptype="general">조 교수는 "만들어낸 광자들이 서로 완전히 똑같아 보일 정도로 동일하면 두 광자를 합쳤을 때 특이한 양자 효과(홍–오–만델 간섭)가 나타나고, 이 효과는 양자 중계기, 양자 순간이동, 양자 네트워크 구축 등과 같은 미래 양자 인터넷의 필수 기술을 구현하는 바탕이 된다"며 "빛을 원하는 시점에 하나씩 만들고(순도), 그 빛들을 완전히 똑같게 만드는 능력(동일성)이 양자 인터넷을 위한 양자 광원의 핵심"이라고 말했다.</p> <p contents-hash="6f1b045b3a9dea3efd02e6798ad1f2c6fede6b898f7ef0300095d0e278d61c89" dmcf-pid="VuAeWLRfjn" dmcf-ptype="general">연구팀은 상온에서도 잘 작동하는 단일 광자원을 개발하기 위해 질화갈륨(GaN)이라는 재료의 결함에서 나오는 단일 광자에 주목했다. 하지만 이 기술은 결함이 아무 곳에서나 생기고 빛이 박막 안에서 갇혀 빠져나오기 어렵고 효율이 낮다는 문제가 있었다.</p> <p contents-hash="12ac9a0583bcbc69a82f5800949b8df271e68f9d3414f6e99888f15972d9c955" dmcf-pid="f7cdYoe4ai" dmcf-ptype="general">연구팀은 미세 패턴을 새긴 사파이어 기판(PSS)을 만들고 그 위에 GaN 박막을 성장시켜 빛이 나오는 결함의 위치를 원하는 대로 조절하고, 빛이 완전히 갇히지 않고 밖으로 잘 나오도록 만드는 데 성공했다.</p> <p contents-hash="cbc4c2ffe0522c608b1f3fca28eac96646d625e756eaf820c43cefac56063434" dmcf-pid="4zkJGgd8AJ" dmcf-ptype="general">그 결과, 상온에서도 통신용 파장대(1.1–1.35 µm)에서 단일 광자의 위치와 밀도를 제어하면서 보다 안정적으로 만들 수 있게 됐다.</p> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="2799bd92e82b1d373f9a4e993e4c6fe3bdd05436887ac198e95b4a49c9b80f2f" dmcf-pid="8ZJfOQV7Ad" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="KAIST가 개발한 양자 인터넷 핵심 광원 연구결과가 어드밴스드 퀀텀 테크롤러지스 표지로 연속 선정됐다." class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202511/30/ZDNetKorea/20251130180641436nzxi.jpg" data-org-width="640" dmcf-mid="f4oPle6bc5" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img2.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202511/30/ZDNetKorea/20251130180641436nzxi.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> KAIST가 개발한 양자 인터넷 핵심 광원 연구결과가 어드밴스드 퀀텀 테크롤러지스 표지로 연속 선정됐다. </figcaption> </figure> <p contents-hash="e074e1c4ec2fa8c391ca55ed6e9aefc5a683c8ee6a2e2acc9b14f847b0898ae8" dmcf-pid="65i4Ixfzge" dmcf-ptype="general">연구팀은 광섬유 인터넷과 바로 연결되는 C-밴드 대역의 고동일성 양자 광원도 개발했다.</p> <p contents-hash="b08f538a7927a1e4219c65e24d4a430d0119ada909602435554d175cfed2d28a" dmcf-pid="P1n8CM4qAR" dmcf-ptype="general">연구팀은 먼저 장파장의 빛을 내는, 더 큰 양자점을 만들 수 있도록 ‘재료 조합’을 새로 설계했다. 이에 InP 기판과 InAlGaAs 장벽 조합을 도입해 더 큰 InAs 양자점을 성장시키는 데 성공했고, 이 양자점이 1550 nm (C-밴드), 즉 광섬유 통신에서 사용하는 파장에서 단일 광자를 효과적으로 만들어내도록 했다.</p> <p contents-hash="acbdcafdecdf381ef48eb87c211351a33cf51a8face4497c5936fcbc68bf1d0b" dmcf-pid="QtL6hR8BkM" dmcf-ptype="general">이어 연구팀은 광자 품질을 높이기 위한 구조적 개선을 적용했다. 성장된 양자점을 중심에 두고 초정밀 원형 브래그 격자(CBG) 구조를 제작함으로써 빛 알갱이인 광자가 더 빠르고 깨끗하게 방출하도록 했다.</p> <p contents-hash="8a7b29684d5551cbd4b8f4c501d440d0f46a4de9c523c7cfa5ca458f743e1767" dmcf-pid="xFoPle6bjx" dmcf-ptype="general">또한 양자점을 켜는 방식(여기 방식)도 개선했다. 기존 방식은 잡음이 섞이거나 시간이 지날수록 빛의 색이 흔들려 광자들이 서로 완전히 같아지지 않는 문제가 있었다.</p> <p contents-hash="2fa79bdb4af54389f3d67c3d6000852b653ca48afe3666102e2365328e1d01f6" dmcf-pid="ygtv8GSrAQ" dmcf-ptype="general">연구팀은 이를 해결하기 위해 준공명 p-쉘 여기 방식을 사용했다. 이는 빛이 나오는 에너지(s-shell) 보다 위 단계(p-shell)를 살짝 건드려 양자점을 부드럽고 안정적으로 켜는 방식이다. 이렇게 하면 원하는 빛 만을 잘 선택할 수 있고 잡음과 시간 흔들림이 크게 줄어든다.</p> <p contents-hash="264bdd8c9b60dd36e23b58b552fa42b03e13c0ee791bf7e82be38e5d6c78f6a3" dmcf-pid="WaFT6HvmkP" dmcf-ptype="general">이러한 두 가지 기술(구조 개선 + 준공명 p-shell 여기)을 결합한 결과, 연구팀은 동일성 72%와 순도 97%라는 C-band 최고 품질 기록을 달성했다.</p> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="4ddd79f800c607f31a10cf0a4d953d06921a5c6ee1d4113c81cba28a115afa38" dmcf-pid="YN3yPXTsj6" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="원형 브래그 공진기 구조와 결합된 InAs 양자점의 발광 스펙트럼을 나타낸 그림.(제공=KAIST)" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202511/30/ZDNetKorea/20251130180642668sipq.jpg" data-org-width="639" dmcf-mid="8r5lfWhDaX" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img4.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202511/30/ZDNetKorea/20251130180642668sipq.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 원형 브래그 공진기 구조와 결합된 InAs 양자점의 발광 스펙트럼을 나타낸 그림.(제공=KAIST) </figcaption> </figure> <p contents-hash="88387cdadf05606c5f420bc55a4561f7911b451cd70e9ffb0335fb075c03ddb8" dmcf-pid="Gj0WQZyOj8" dmcf-ptype="general">고동일성 양자 광원은 물리학과 김재원 박사과정이 제 1저자로 참여한 이번 연구 결과는 양자 기술 분야 국제 학술지(Advanced Quantum Technologies) 10월호 표지 논문으로 선정됐다.</p> <p contents-hash="9187eab5a490d16ab635d2ff338c052fb8da1ff0a270f9f3282913b62ffe6fdd" dmcf-pid="HApYx5WIj4" dmcf-ptype="general">또 단일 광자원은 <span>김혜민 박사과정이 제 1저자로 참여했다. </span><span> 양자 기술 분야 국제 학술지(Advanced Quantum Technologies’) </span><span>2월호 표지 논문으로 선정됐다.</span></p> <p contents-hash="d26822cbc5cc363eb776c854b9c5fe6f56eac89a01765f9ea8b84b6094161235" dmcf-pid="XcUGM1YCAf" dmcf-ptype="general">조용훈 교수는 "최근 선정된 양자과학기술 플래그십 프로젝트를 통해 이러한 확정적 양자 광원의 동일성을 95% 이상으로 더욱 고도화, 양자컴퓨터·양자통신·초정밀 센싱 등 차세대 양자기술의 성능을 결정짓는 핵심 기반 기술인 다중 광자 얽힘 기술을 개발할 계획”이라고 덧붙였다.</p> <p contents-hash="7b86b36b47038f8fdb401f837b1cf7e88f5b09720518a35d69483de18a8e3baf" dmcf-pid="ZkuHRtGhoV" dmcf-ptype="general">박희범 기자(hbpark@zdnet.co.kr)</p> </section> </div> <p class="" data-translation="true">Copyright © 지디넷코리아. 무단전재 및 재배포 금지.</p> 관련자료 이전 "쿠팡 정보 유출 '정상 로그인 없어'... 서버 인증 취약점 악용" 11-30 다음 [실업연맹전] 박승민 제압한 정홍, 2관왕 완성…이은지는 시즌 두 번째 정상 11-30 댓글 0 등록된 댓글이 없습니다. 로그인한 회원만 댓글 등록이 가능합니다.
