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GIST, 양자센싱의 새로운 핵심원리 찾아냈다

등록 2020.08.03 10:20:56

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전기전자컴퓨터공학부 함병승 교수 연구성과

자율주행·드론 등 차세대 양자기술 적용 기대

양자센싱의 새로운 핵심원리와 이를 발견한 광주과학기술원(GIST) 함병승 교수

양자센싱의 새로운 핵심원리와 이를 발견한 광주과학기술원(GIST) 함병승 교수


[광주=뉴시스] 송창헌 기자 = 기존의 양자센싱 기술을 대체하고 레이저 만으로도 고전적 굴절 한계의 100배 이상 해상도 확보가 가능한 새로운 거시양자 양자센싱의 핵심 원리를 국내 연구진이 발견했다.

양자는 물리학에서 더 이상 쪼갤 수 없는 물리적 독립체의 최소 단위다. 양자센싱은 양자 상태의 초미세 변화를 감지해 광자, 자기장, 중력 등의 물리량 센싱 분야에서 고전센서의 한계를 극복하는 초고감도, 초고분해능 등을 구현하는 기술이다.

3일 광주과학기술원(GIST)에 따르면, 전기전자컴퓨터공학부 함병승 교수가 기존의 양자센싱 기술을 전면 대체할 수 있는 새로운 양자센싱의 핵심원리를 발견했다.

함 교수는 기존 양자센싱에서 필수적인 양자얽힘 쌍에 기초한 기존 광자 드브로이파(물질파로써 입자적 해석)를 전면 대체할 수 있고, 심지어 고전센서와 호환되는 새로운 개념의 결맞음 드브로이파(물질파로써 파동적 해석) 발생원리를 발견해 향후 자율주행이나 드론 분야에서 핵심기술로 활용가능한 양자센서 분야의 원천기술을 확보했다.

광자 드브로이파는 고차원 양자얽힘 광자쌍을 이용, 고전적 굴절 한계를 극복함은 물론 고전적 측정한계인 셧노이즈(표준양자한계)의 한계를 극복하는 양자센서, 양자계량의 핵심원리다.

그러나 현재까지 가장 높은 고차 양자얽힘 광자쌍은 기껏 18개에 불과해 양자센싱 우월성을 충족하기 위한 100개에 턱없이 부족해 양자센서 구현은 현실적으로 어려운 상황이다.

이에 반해 결맞음 드브로이파는 기존 양자센싱 또는 양자계량에서 양자얽힘 광자쌍을 완전 배제하고, 단순히 고전적 레이저 만을 사용해 양자센싱 우월성을 달성할 차세대 양자 측정기술의 핵심원리를 제공함은 물론 자율주행, 드론, 지하·터널·해저에 필수장비인 라이더와 관성항법 장치를 제공하는 차세대 원천기술로 활용될 수 있다.

함 교수는 "기존 미시세계에 국한된 양자물리학을 거시세계로 확장하는데 새 실마리를 제공할 것으로 기대된다"고 전했다.

이번 연구는 GIST의 GRI 연구개발사업 지원으로 수행됐으며, '네이처' 자매지인 '사이언티픽 리포츠'에 7월30일 온라인으로 게재됐다.


◎공감언론 뉴시스 [email protected]

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