17일 한국연구재단에 따르면 부산대학교 문한섭 교수 연구팀이 원자 매질을 이용해 안정성 높은 고품질 양자얽힘 광원 개발에 성공했다. 양자정보과학의 심장으로 불리는 양자얽힘 현상은 양자통신과 양자네크워크, 양자컴퓨팅, 양자계측 등에 활용된다. 이는 두 양자계 사이에 존재하는 비고전적인 특별한 상관관계로 두 양자계가 공간적으로 아무리 멀리 떨어져 있어도 강한 상관관계를 갖는 현상이다. 때문에 고품질의 양자얽힘 광원을 구현하는 것은 양자역학을 응용한 정보과학의 핵심 기술이다.

기존에는 비선형 결정(외부 영향과 비례하지 않는 변형) 특성을 바탕으로 광자 간 양자얽힘을 구현했다. 이 방법으로 생성된 양자얽힘 광원은 광자 스펙트럼이 넓어 광자를 저장하고 제어하는 데 어려움이 있다.

문한섭 교수 연구팀은 길이 12㎜의 투명한 유리관에 담긴 따뜻한 원자 매질인 원자 증기 셀에서 생성되는 광자 특성을 제어함으로써 고효율 양자얽힘 광원을 개발했다. 또 양자 광원의 특성을 양자간섭과 양자상태 단층 측정을 통해 확인하는 데 성공했다.

문 교수는 "순수 국내 기술로 원자 매질에서 생성된 광자쌍을 제어해 고효율 양자얽힘 광원을 개발, 측정한 것이다"며 "이를 활용해 양자컴퓨팅, 양자네트워크, 양자통신 등 양자정보과학을 구현하기 위한 연구를 진행할 예정이다"고 말했다. 이 연구 성과는 지난 4월 9일 물리학 분야 국제학술지 `피지컬 리뷰 레터스(Physical Review Letters)`에 게재됐다.

주재현 기자

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