양자신호 해석 걸림돌 '맥놀이' 발생 원인 밝혔다 작성일 08-19 43 목록 <div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> <strong class="summary_view" data-translation="true">표준연, GIST 등과 공동연구 통해 원인 규명<br>양자소자 신호 해석·설계에 새 기준 제시</strong> <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> <section dmcf-sid="GYQCQIb0Oa"> <p contents-hash="ebe81e93093c617c45715b27becb428c547e22b1f335b7b2831f9e32513f99e4" dmcf-pid="HGxhxCKpwg" dmcf-ptype="general"> [이데일리 강민구 기자] 국내 연구진이 위상절연체 나노선에서 수년간 양자신호 해석의 걸림돌이었던 ‘맥놀이’ 신호의 발생 원인을 규명했다.</p> <p contents-hash="6b308474d9de3447f0daa5bf10199cd2d60b513e2c2df4be33e05ea48f8ad2f7" dmcf-pid="XHMlMh9Uwo" dmcf-ptype="general">한국표준과학연구원은 광주과학기술원 등과 표면의 위상 전자 상태와 그 아래 일반 전자 상태가 만든 서로 다른 양자진동이 겹치면서 맥놀이가 발생한 사실을 확인하고, 위상 양자소자의 신호 해석과 원하는 전자 상태 구현에 필요한 기준을 제시했다고 19일 밝혔다.</p> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="23538a81042efde07dd1a70da3058a9e0e724dbdc95892f5f3c2c979979ba9a1" dmcf-pid="ZXRSRl2uIL" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="공동 연구진.(사진=한국표준과학연구원)" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202608/19/Edaily/20260819102848370adwv.jpg" data-org-width="1280" dmcf-mid="ygW8W4sAsA" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img3.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202608/19/Edaily/20260819102848370adwv.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 공동 연구진.(사진=한국표준과학연구원) </figcaption> </figure> <div contents-hash="f4dcf0368627536ff7faad6b4bc2de6b218bf93330458e922189ca6cd70d2ae3" dmcf-pid="5ZeveSV7On" dmcf-ptype="general"> 위상절연체는 내부에서는 전기가 잘 흐르지 않지만 표면에는 특수한 전자 상태가 존재하는 양자물질이다. 이를 가느다란 나노선으로 만들면 표면 전자가 둘레를 따라 이동하고, 자기장을 가했을 때 서로 다른 경로를 지난 전자의 파동이 간섭해 전도도가 규칙적으로 변하는 ‘아하로노프-봄(AB) 진동’이 나타난다. </div> <p contents-hash="1d42cb479093f6f3dde56532a4c0beb6d6895bf421b2ef294bf05fa06818e01f" dmcf-pid="15dTdvfzri" dmcf-ptype="general">그런데 실제 위상절연체에서는 도핑 등의 영향으로 표면 바로 아래에도 전자가 흐르는 얇은 층이 생길 수 있다. 이 층도 전자의 이동 경로가 될 수 있지만, 위상 표면 상태와 함께 AB 진동에 참여하는지는 분명하지 않았다.</p> <p contents-hash="f696fea5a2fb6f629a8af15e73732e203c678c0f4c855cd33b0653232551dd8c" dmcf-pid="t1JyJT4qwJ" dmcf-ptype="general">연구진은 안티몬을 첨가한 비스무트 셀레나이드 나노선에서 AB 진동이 열전 현상에서도 나타나는지 확인하던 중 ‘맥놀이’를 발견했다.</p> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="222c0bd060cee542643199ccec1af84ea2c365b41b61d5a3cf7fdc568d3d84c6" dmcf-pid="FoZMZxlwmd" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="KRISS·GIST 등 공동연구진의 위상절연체 나노선 양자간섭 연구가 Nano Letters 표지논문으로 선정됐다.(자료=한국표준과학연구원)" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202608/19/Edaily/20260819102850461mbxw.jpg" data-org-width="512" dmcf-mid="YObcbAFYsN" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img3.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202608/19/Edaily/20260819102850461mbxw.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> KRISS·GIST 등 공동연구진의 위상절연체 나노선 양자간섭 연구가 Nano Letters 표지논문으로 선정됐다.(자료=한국표준과학연구원) </figcaption> </figure> <div contents-hash="dfe1bea7be570c71afb1ca6ed15e72adbe85d7d0425469fe3f2e82e5b4b2b2d3" dmcf-pid="3g5R5MSrwe" dmcf-ptype="general"> 맥놀이는 주기가 조금 다른 진동들이 겹쳐 두 소리굽쇠가 ‘웅-웅-’ 소리를 내듯 신호 세기가 변하는 현상으로, 예상하지 못한 다른 진동 성분의 존재를 포착한 결정적 단서였다. 이를 바탕으로 기존 전기전도 데이터를 다시 분석한 결과, 동일한 맥놀이 현상이 존재하고 있었음을 재확인했다. </div> <p contents-hash="b6bd272dd62701a0751ee51386fc21fc99fa8da2ac836106aede4ac1872074e6" dmcf-pid="0a1e1RvmOR" dmcf-ptype="general">수년에 걸친 추적과 분석 끝에 연구진은 맥놀이가 ‘위상 표면 상태’와 표면 아래 일반 전자층인 ‘2차원 전자기체’에서 비롯된 진동 성분들이 겹치며 나타난다는 결론을 내렸다. 두 전도 상태를 지나는 전자 경로가 나노선을 감싸는 면적이 미세하게 달라 서로 다른 주기의 진동이 생기고, 이들이 중첩돼 맥놀이를 일으킨다는 사실을 밝혔다.</p> <p contents-hash="3b7488f1e0bada650557027d40516eeb3edd3e198d2014556a38c1588d441df6" dmcf-pid="pNtdteTsOM" dmcf-ptype="general">연구진은 머신러닝을 이용해 기존 분석에서 뭉쳐 보이던 진동 성분을 분리했고, 게이트 전압에 따라 맥놀이 무늬가 변해도 각 진동수는 고유하게 유지된다는 사실도 확인했다. 이론 계산도 관측된 특성을 재현했으며, 별도 나노선 소자에서도 같은 현상이 검증됐다.</p> <p contents-hash="0b4d1f5b399587abfc1cb3957b678632cdfc1b6aa8d46bcc71dec342c3817a97" dmcf-pid="UjFJFdyOmx" dmcf-ptype="general">배명호 표준연 책임연구원은 “전자가 위상 상태뿐 아니라 일반 전자 상태도 오가며 양자간섭할 수 있음을 보여준 성과”라며 “원하는 위상 상태만 활용하려면 일반 전도 상태가 개입하지 않도록 도핑과 게이트를 정밀하게 제어하는 것이 중요하다”고 말했다.</p> <p contents-hash="0f4e98bf6bc919cb4c05c83217f1d746607836ad05a73c01b3eb3801e720ee0e" dmcf-pid="uA3i3JWIIQ" dmcf-ptype="general">연구 결과는 나노과학분야 저명 국제학술지 ‘나노 레터스(Nano Letters)’에 지난 달 게재됐다.</p> <p contents-hash="abb7de88167f08e5aa9b261266c92a299f1eb75deb9c08fa62780b9fdb7a551e" dmcf-pid="7c0n0iYCrP" dmcf-ptype="general">강민구 (science1@edaily.co.kr) </p> </section> </div> <p class="" data-translation="true">Copyright © 이데일리. 무단전재 및 재배포 금지.</p> 관련자료 이전 KRISS, 양자 비팅 원인 세계 첫 규명…"신호해석 진일보" 08-19 다음 신성이엔지, 스타트업과 협업해 에너지 신사업 추진 가속화 08-19 댓글 0 등록된 댓글이 없습니다. 로그인한 회원만 댓글 등록이 가능합니다.
