국내 연구진, 세계 최초로 고체 물질 속 전자 ‘양자거리‘ 측정 성공

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국내 연구진, 세계 최초로 고체 물질 속 전자 '양자거리' 측정 성공

장은숙
등록 2025-06-09 10:05:20

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▲ 사진=픽사베이

국내 연구진이 세계 최초로 고체 물질 속 전자의 '양자거리' 측정에 성공했다.

과학기술정보통신부(과기정통부)는 서울대 양범정 교수가 이끄는 이론 그룹과 연세대 김근수 교수가 이끄는 실험 그룹이 세계 최초로 물질 속 전자의 양자거리를 완전히 측정하는 데 성공했다고 오늘(6일) 밝혔다.

양자거리란 머리카락 굵기의 백만분의 1 수준인 극미세 영역에서 입자 간의 양자역학적 유사성, 즉 두 입자가 얼마나 닮았는지를 수치로 나타낸 물리량을 말한다.

두 입자가 완전히 똑같은 양자 상태면 최솟값 0, 완전히 다르면 최댓값 1로 표현하는데, 양자 컴퓨팅과 양자 센싱 등에서 필수 정보로 활용된다.

공동 연구팀은 먼저 흑린(반도체 등에서 쓰이는 나노 물질인 검은 인) 연구를 통해 전자의 양자 거리가 위상차에 의해 결정된다는 사실을 밝혀냈다.

이후 방사광가속기로 편광된 빛을 이용하면 전자 간 위상차에 따라 신호 세기가 달라진다는 점에 착안, 위상차 값에서 양자 거리를 추출하는 데 성공했다.

연구진은“정확하게 동작하는 양자 기술을 개발하려면 정확한 양자거리 측정이 필요하지만, 성공 사례는 매우 드물다"며 "이론적 근사 없이 완전하게 양자 거리의 4가지 핵심 요소를 측정하는 데 성공했다는 데 의미가 있다"고 말했다.

과기정통부 기초연구 사업 지원으로 수행한 이번 연구 성과는 세계 최고 권위의 국제학술지인 '사이언스'에 오늘(6일) 게재됐다.