부산대·UNIST "원자·양자점 양자간섭 세계 최초 구현"

(부산=뉴스1) 윤일지 기자 = 부산대학교와 UNIST(울산과학기술원) 공동연구팀이 원자와 반도체 양자점에서 각각 생성한 빛을 하나의 양자 자원처럼 활용할 수 있는 기술을 세계 최초로 구현했다. 장거리 양자통신과 양자중계기 구현의 핵심 기술로 평가된다.

부산대는 물리학과 문한섭 교수와 UNIST 물리학과 김제형 교수 공동연구팀이 서로 다른 양자 플랫폼인 세슘 원자 앙상블과 반도체 양자점에서 독립적으로 생성한 단일광자 간 직접적인 양자간섭을 실험적으로 구현하는 데 성공했다고 23일 밝혔다.

양자 네트워크는 양자컴퓨터와 양자통신, 양자센서를 연결하는 미래 기술이지만, 원자와 반도체 양자점 등 서로 다른 플랫폼에서 생성된 광자는 파장과 시간 특성이 달라 연결이 어려웠다.

공동연구팀은 세슘 원자와 반도체 양자점에서 생성한 광자의 파장과 스펙트럼 선폭을 정밀하게 일치시켜 별도의 손실이 큰 보정 장치 없이도 높은 중첩도를 확보했다. 이를 통해 서로 다른 물리계에서 나온 광자가 하나의 양자 네트워크에서 동작할 수 있음을 입증했다.

연구팀은 양자간섭의 대표 현상인 '홍-오우-맨델(HOM) 간섭'을 세계 최초로 관측했으며, 장거리 양자통신과 양자중계기 구현을 위한 하이브리드 양자 네트워크 가능성을 제시했다.

문한섭 부산대 교수는 "세슘 원자의 안정적인 주파수 기준과 양자점의 고효율 단일광자 생성 능력을 결합하면 장거리 양자통신과 양자중계기 구현을 위한 실질적인 하이브리드 양자 노드 기술로 발전할 수 있을 것"이라고 말했다.

이번 연구성과는 국제학술지 '라이트: 사이언스 앤드 애플리케이션스' 7월 15일 자 온라인판에 게재됐다.

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