세계 최초 '양자 맥놀이 현상' 제어 성공

세계 최초 '양자 맥놀이 현상' 제어 성공
최현용 연대 교수팀 "빛의 속도만큼 빠른 양자 소자 응용 기대"



(대전=연합뉴스) 이재림 기자 = 한국연구재단은 최현용 연세대 교수 연구팀이 세계에서 처음으로 양자 맥놀이 현상을 제어했다고 7일 밝혔다.
맥놀이는 소리굽쇠에서 두 음파가 중첩해 진동하며 전체 음파 세기가 커졌다가 작아지기를 반복하는 현상이다.
에너지 크기가 비슷한 두 양자의 결맞음 중첩으로 주기적인 진동이 나타나는 게 양자 맥놀이다.
연구팀의 성과를 이해하려면 엑시톤에 대해 인지하고 있어야 한다.
엑시톤은 반도체 물질이 빛을 흡수하며 만들어지는 양자 상태다.
반도체 안에 빛이 들어가면 자유 전자와 정공이 만들어진다.
이 전자와 정공이 강한 인력으로 하나의 입자처럼 합쳐지면서 엑시톤을 만들 수 있다.
전자와 정공이 결합해 빛을 내는 것이 발광다이오드(LED)다.
연구팀은 이황화 레늄이라는 전이금속 디칼코게나이드(Transition metal dichalcogenide·TMD) 화합물을 다뤘다.
이황화 레늄은 빛의 편광에 따라 선택적으로 반응하는 여러 엑시톤 준위(level)를 가지고 있어 차세대 광 응용 소재로 주목받는다.
연구팀은 두 개 양자가 동시에 방출될 수 있는 방향으로 편광을 제어하면 양자 결맞음에 따른 양자 맥놀이 현상이 발생한다는 사실을 확인했다.
양자 맥놀이 현상은 1천조 분의 1초(펨토초) 시간 단위에서 발생한다는 것도 살폈다고 연구팀은 덧붙였다.
최현용 교수는 "초고속 레이저 편광을 조절해 수백 펨토초라는 짧은 시간 동안 물질 양자 현상인 엑시톤 양자 맥놀이 현상을 제어하는 기술을 개발한 것"이라며 "빛의 속도만큼 빠른 양자 통신 등 초고속·고효율 양자 소자 제작에 응용할 수 있을 것으로 기대한다"고 말했다.
연구는 한국연구재단 기초연구사업(중견연구자·기초연구실)과 글로벌프론티어사업을 통해 수행했다.
성과를 담은 논문은 '네이처 커뮤니케이션즈'(Nature Communications) 지난달 24일 자에 실렸다.
walden@yna.co.kr
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