전자 1개가 여러 원자에?…국내 연구진 '새로운 양자상태' 규명
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작성자 진도오 댓글 0건 조회 70회 작성일 20-07-21 15:45본문
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네이처 논문 게재 … 양자정보 전달 수단으로 확장 기대
"국내 연구진이 개척한 분야에서 선도적 연구 성과 또 나와"
(a) 2차원 자성 물질에서 방출된 빛을 측정했더니 특정 에너지를 가진 빛이 강한 것을 발견했다. 이러한 신호는 엑시톤의 증거로 기존보다 결맞음이 100배 이상 높은 수준 (b) 온도에 따른 신호 폭 그래프. 낮은 온도에서 신호가 매우 좁은 폭으로 분포 (c) 광방출 신호의 두께 의존성 (d) 2차원 자성 물질이 흡수한 빛을 측정했다. 이론적으로는 광방출 실험과 광흡수 실험 결과가 같아야 하는데, 광방출 실험에서 관찰했던 신호(피크 1)가 똑같이 나타난다 (기초과학연구원 제공) 2020.07.21 / 뉴스1
(서울=뉴스1) 김승준 기자 = 미세한 양자 세계에서 지금까지 발견되지 않았던 새로운 '양자 상태'를 국내 연구진이 규명했다. 이번 연구 결과는 양자 통신·컴퓨팅 기술 발전으로 이어질 수도 있는 기초 연구로 양자 세계에 대한 이해를 깊게 만들 전망이다.
과학기술정보통신부와 기초과학연구원(IBS)은 국내 공동 연구진이 새로운 양자 상태를 규명한 연구 결과가 국제 학술지 네이처에 21일 게재됐다고 밝혔다.
박제근 기초과학연구원(IBS) 강상관계 물질 연구단 전(前) 부연구단장(서울대 물리천문학부 교수)은 정현식 서강대 교수, 김재훈 연세대 교수, 손영우 고등과학원 교수 등과 함께 자성을 띤 2차원 물질에서 독특한 신호를 발견하고, 이 신호가 전자 1개가 여러 원자에 나뉘어 존재하는 양자다체상태의 새로운 엑시톤이라는 것을 밝혀냈다.
양자 다체 자성 엑시톤은 근본적으로 새로운 양자상태로, 2차원 물질 양자현상 연구에 기여해 양자정보기술 발달에 기여할 것으로 기대된다.
엑시톤은 자유전자와 양공으로 이루어진 입자로, 광자를 방출하는 양자상태이기 때문에 양자광원이 필요한 양자정보통신 개발의 중요한 요소로 거론된다. 이번에 발견한 새로운 엑시톤은 이론적으로 예측된 적이 없는 새로운 양자현상으로 전자 1개가 여러 원자에 나누어 존재한다.
여러 원자에 나눠 존재한다는 것은 양자역학에서 전자 존재 확률은 산재해있는데, 전자가 한 원자가 아닌 여러 전자들에 속박돼있는 것을 말한다. 이러한 상태를 양자다체 상태라고 부른다.
연구진은 2차원 자성물질(NiPS3·삼황화린니켈)에서 서로 결맞음성(coherence)이 매우 강한 엑시톤 신호를 서로 다른 세 가지 실험으로 확인했다. 이론적으로도 예측되지 않았던 현상이기에 다양한 실험적 결과와의 교차 검증을 거친 것이다.
이들은 물질에 흡수된 뒤 다시 방출되는 빛을 측정하는 '광방출 실험'을 통해 2차원 NiPS3에서 결맞음이 강한 빛 신호를 발견했다. 그리고 빛의 운동량과 에너지 분산관계를 측정하는 '공명 비탄성 X선 산란실험'을 수행하고, 고체 내 다른 원자들과의 상호작용을 완벽하게 고려하는 양자역학 분야의 다체 이론으로 이 엑시톤 데이터를 설명했다. 또한 초정밀 광흡수 실험을 통해 결맞음성이 매우 높은 양자 자성 엑시톤이라는 결론을 이끌어 냈다. 이러한 실험과 데이터 계산·교차 분석을 통해 새로운 양자다체상태인 것이 규명됐다.
결맞음성은 여러 주파수의 파형(위상)이 서로 일치하는 현상이다. 양자 차원의 결맞음성은 양자 얽힘 현상과 관련돼 있다. 양자 통신은 이러한 양자 얽힘 현상을 이용해 이뤄지기 때문에 이번 연구가 양자 정보 통신으로 이어질 가능성이 있는 것이다.
2차원 물질은 그래핀처럼 층을 쌓아 조립할 수 있고 특유의 성질로 인해 응용성이 크다. 또 엑시톤에서 발생하는 빛은 양자상태로 정보를 전달하는 양자정보통신으로 확장될 수 있는데, 이때 엑시톤이 갖는 양자상태를 더 잘 이해하는 것이 중요하다.
박제근 교수는 "2차원 물질에서는 특이 양자상태가 매우 드물다"며 "우리 연구진이 개척한 자성 반데르발스 물질 분야에서 또 다시 선도적인 연구 성과를 내서 이 분야를 주도했다"고 의미를 밝혔다.
박 교수는 앞으로 NiPS3 양자 자성 엑시톤에 대한 후속 연구를 이어가 높은 결맞음성을 일으키는 원리를 규명하고, 이 엑시톤을 양자컴퓨팅 등과 같은 곳에 활용할 수 있는지도 연구할 계획이다.
seungjun241@news1.kr
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"국내 연구진이 개척한 분야에서 선도적 연구 성과 또 나와"
(a) 2차원 자성 물질에서 방출된 빛을 측정했더니 특정 에너지를 가진 빛이 강한 것을 발견했다. 이러한 신호는 엑시톤의 증거로 기존보다 결맞음이 100배 이상 높은 수준 (b) 온도에 따른 신호 폭 그래프. 낮은 온도에서 신호가 매우 좁은 폭으로 분포 (c) 광방출 신호의 두께 의존성 (d) 2차원 자성 물질이 흡수한 빛을 측정했다. 이론적으로는 광방출 실험과 광흡수 실험 결과가 같아야 하는데, 광방출 실험에서 관찰했던 신호(피크 1)가 똑같이 나타난다 (기초과학연구원 제공) 2020.07.21 / 뉴스1(서울=뉴스1) 김승준 기자 = 미세한 양자 세계에서 지금까지 발견되지 않았던 새로운 '양자 상태'를 국내 연구진이 규명했다. 이번 연구 결과는 양자 통신·컴퓨팅 기술 발전으로 이어질 수도 있는 기초 연구로 양자 세계에 대한 이해를 깊게 만들 전망이다.
과학기술정보통신부와 기초과학연구원(IBS)은 국내 공동 연구진이 새로운 양자 상태를 규명한 연구 결과가 국제 학술지 네이처에 21일 게재됐다고 밝혔다.
박제근 기초과학연구원(IBS) 강상관계 물질 연구단 전(前) 부연구단장(서울대 물리천문학부 교수)은 정현식 서강대 교수, 김재훈 연세대 교수, 손영우 고등과학원 교수 등과 함께 자성을 띤 2차원 물질에서 독특한 신호를 발견하고, 이 신호가 전자 1개가 여러 원자에 나뉘어 존재하는 양자다체상태의 새로운 엑시톤이라는 것을 밝혀냈다.
양자 다체 자성 엑시톤은 근본적으로 새로운 양자상태로, 2차원 물질 양자현상 연구에 기여해 양자정보기술 발달에 기여할 것으로 기대된다.
엑시톤은 자유전자와 양공으로 이루어진 입자로, 광자를 방출하는 양자상태이기 때문에 양자광원이 필요한 양자정보통신 개발의 중요한 요소로 거론된다. 이번에 발견한 새로운 엑시톤은 이론적으로 예측된 적이 없는 새로운 양자현상으로 전자 1개가 여러 원자에 나누어 존재한다.
여러 원자에 나눠 존재한다는 것은 양자역학에서 전자 존재 확률은 산재해있는데, 전자가 한 원자가 아닌 여러 전자들에 속박돼있는 것을 말한다. 이러한 상태를 양자다체 상태라고 부른다.
연구진은 2차원 자성물질(NiPS3·삼황화린니켈)에서 서로 결맞음성(coherence)이 매우 강한 엑시톤 신호를 서로 다른 세 가지 실험으로 확인했다. 이론적으로도 예측되지 않았던 현상이기에 다양한 실험적 결과와의 교차 검증을 거친 것이다.
이들은 물질에 흡수된 뒤 다시 방출되는 빛을 측정하는 '광방출 실험'을 통해 2차원 NiPS3에서 결맞음이 강한 빛 신호를 발견했다. 그리고 빛의 운동량과 에너지 분산관계를 측정하는 '공명 비탄성 X선 산란실험'을 수행하고, 고체 내 다른 원자들과의 상호작용을 완벽하게 고려하는 양자역학 분야의 다체 이론으로 이 엑시톤 데이터를 설명했다. 또한 초정밀 광흡수 실험을 통해 결맞음성이 매우 높은 양자 자성 엑시톤이라는 결론을 이끌어 냈다. 이러한 실험과 데이터 계산·교차 분석을 통해 새로운 양자다체상태인 것이 규명됐다.
결맞음성은 여러 주파수의 파형(위상)이 서로 일치하는 현상이다. 양자 차원의 결맞음성은 양자 얽힘 현상과 관련돼 있다. 양자 통신은 이러한 양자 얽힘 현상을 이용해 이뤄지기 때문에 이번 연구가 양자 정보 통신으로 이어질 가능성이 있는 것이다.
2차원 물질은 그래핀처럼 층을 쌓아 조립할 수 있고 특유의 성질로 인해 응용성이 크다. 또 엑시톤에서 발생하는 빛은 양자상태로 정보를 전달하는 양자정보통신으로 확장될 수 있는데, 이때 엑시톤이 갖는 양자상태를 더 잘 이해하는 것이 중요하다.
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▶ 소띠
49년생 가족을 위한 선물 미소가 번져간다. 61년생 남다른 선택으로 박수를 받아내자. 73년생 오라는 곳 많아도 몸값을 올려보자. 85년생 좋고 싫은 것에 표정을 숨겨내자. 97년생 지성이면 감천 하늘의 별을 딴다.
▶ 범띠
50년생 편하지 않은 아쉬움 땅이 꺼져간다. 62년생 기쁨과 희망 주는 쾌거를 볼 수 있다. 74년생 보이지 않아도 자신감을 더해보자. 86년생 낮에 나온 달 숨을 곳을 찾아보자. 98년생 걱정과 설렘 주는 배움을 찾아가자.
▶ 토끼띠
51년생 여기저기 응원에 기운을 실어보자. 63년생 새로운 시작에 두려움을 넘어서자. 75년생 쉽지 않은 일로 점수를 얻어내자. 87년생 사서하는 고생 내일을 약속한다. 99년생 지갑 여는 일에 무서움을 가져보자.
▶ 용띠
52년생 피곤을 녹여주는 소풍에 나서보자. 64년생 꼭꼭 누르고 있던 응어리가 풀린다. 76년생 상처로 뒤섞였던 가난을 벗어난다. 88년생 코앞의 기회도 배짱을 더해보자. 00년생 기술이나 요령 미운털이 박힌다.
▶ 뱀띠
41년생 반가운 친구 묵은 회포를 나눠보자. 53년생 싫지 않은 유혹에 재미를 찾아보자. 65년생 머릿속에 그림을 그려낼 수 있다. 77년생 웃음꽃이 활짝 행운을 기대하자. 89년생 책 읽는 소리로 관심을 받아내자.
▶ 말띠
42년생 천국에 있을 법한 여유가 생겨난다. 54년생 기억되지 않는 수고는 피해보자. 66년생 헛된 노력에 쓴웃음만 남겨진다. 78년생 오랜 시간 준비에 첫 삽을 뜰 수 있다. 90년생 깔끔하고 꼼꼼히 확인을 다시 하자.
▶ 양띠
43년생 포기하지 않는 결과를 볼 수 있다. 55년생 잡힐 듯 오지 않던 기회를 잡아낸다. 67년생 구관이 명관 발자국을 따라가자. 79년생 심장박동 커지는 시험을 맞이한다. 91년생 흠 잡을 수 없는 성실함을 보여주자.
▶ 원숭이띠
44년생 기세 등등 축하박수가 쏟아진다. 56년생 긁어 부스럼이다 알려고 하지 말자. 68년생 귀한 손님 방문 정성으로 맞이하자. 80년생 부러움과 질투 최고가 될 수 있다. 92년생 알콩달콩 분위기 사랑이 시작 된다.
▶ 닭띠
45년생 기분 좋은 변화 부진에서 벗어난다. 57년생 구름 졌던 얼굴에 무지개가 떠준다. 69년생 보석 같은 추억이 하나쯤 더해진다. 81년생 질 수 없는 경쟁 각오를 다시 하자. 93년생 빈 손 고생에도 부지런을 더해보자.
▶ 개띠
46년생 큰소리 내지 않는 여유를 가져보자. 58년생 말로 하는 약속 책임을 크게 한다. 70년생 안심하지 않는 긴장을 더해보자. 82년생 예의 있는 행동 천 냥 빛을 갚아낸다. 94년생 땀으로 얻은 것이 보람을 더해준다.
▶ 돼지띠
47년생 지나친 욕심은 화를 부를 수 있다. 59년생 아프게 박혀있던 슬픔을 벗어난다. 71년생 축하 받을 일이 연이어 찾아온다. 83년생 무서움을 몰라야 성공을 잡아낸다. 95년생 사랑과 관심 눈도장을 찍어내자.
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48년생 모른 척 무관심 뒷말을 막아낸다. 60년생 장고 끝에 악수 배가 산으로 간다. 72년생 용기 있는 도전에 성공을 볼 수 있다. 84년생 잘하고 있어도 겸손함을 지켜내자. 96년생 마음이 아닌 선물을 주고 받아보자.
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