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[연예뉴스]韓 연구진, 세계 최초 고체물질 속 ‘양자거리’ 측정 성공

온카뱅크관리자

2025-06-06 03:00:12

<div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> 김근수 연세대 교수·양범종 서울대 교수 연구팀 공동 성과 미시세계 유사성 수치화…양자 컴퓨팅·센싱 정확도 향상 기대 이론그룹, 실험그룹 협력 성과…사이언스지 게재 
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 <img alt="[서울=뉴시스] 심지혜 기자=김근수 연세대 교수는 5일 정부 세종청사에서 진행한 브리핑에서 양범정 서울대 교수 연구팀과 세계 최초로 고체 물질 속 전자의 양자거리 측정에 성공했다고 밝혔다." class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202506/06/newsis/20250606030013034grpa.jpg" data-org-width="720" dmcf-mid="WjfyEBf5CO" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img1.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202506/06/newsis/20250606030013034grpa.jpg" width="658">
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 [서울=뉴시스] 심지혜 기자=김근수 연세대 교수는 5일 정부 세종청사에서 진행한 브리핑에서 양범정 서울대 교수 연구팀과 세계 최초로 고체 물질 속 전자의 양자거리 측정에 성공했다고 밝혔다.
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 [서울=뉴시스] 심지혜 기자 = 국내 연구진이 세계 최초로 고체 물질 속 전자의 양자거리 측정에 성공했다. 그동안 근사적으로 측정이 가능했던 양자거리를 완전하게 측정한 것이다. 양자 컴퓨터나 양자 센싱 기술이 오류 없이 동작하는 데 기여할 수 있을 것으로 평가된다. 
 6일 과학기술정보통신부에 따르면, 김근수 연세대 교수 연구팀은 양범정 서울대 교수 연구팀과 함께 양자거리 측정 방법을 개발했다며 이같은 내용을 발표했다. 
 양자거리는 실제 두 위치의 간격이 아닌 미시세계(머리카락 굵기의 100만분의 1 수준으로 원자만큼 작은 세계) 입자들 간 양자역학적 유사성, ‘얼마나 닮았는지’를 수치로 나타내는 물리량을 뜻한다. 
 미시세계에서는 입자의 운동을 양자역학으로 설명한다. 대표적으로 전자가 있다. 전자는 원자를 구성하는 중요 요소 중 하나다. 
 양자거리는 두 입자가 완전히 똑같은 양자 상태일 때 최솟값 0, 완전히 다르면 최댓값 1이 된다. 양자 컴퓨팅과 양자 센싱 분야에서 양자 연산의 정확도 평가와 상태변화 추적을 위해 필수적인 정보로 여겨진다. 
 김 교수는 “인간의 직관에 와 닿지 않는 표현이지만 양자거리는 이론 물리학적으로 쓰여 왔던 표현”이라고 설명했다. 
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 [서울=뉴시스] 심지혜 기자=김근수 연세대 교수는 5일 정부 세종청사에서 진행한 브리핑에서 양범정 서울대 교수 연구팀과 세계 최초로 고체 물질 속 전자의 양자거리 측정에 성공했다고 밝혔다.
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 최근 고체 물질 속 전자의 양자거리는 물질의 기본 성질을 표현하는 것을 넘어서 초전도와 같은 난해한 물리 현상들과 밀접한 연관이 있다는 것이 밝혀지면서 양자거리를 실험적으로 측정하는 방법을 개발하는 데 관심이 모아지고 있다. 
 앞서 측정에 성공한 사례는 이번 연구에 참여한 양 교수 연구팀이 미국 MIT와 양자거리를 근사해 간접적으로 측정한 것이 유일하다. 이 연구는 이론적인 근사에 의거해 양자거리의 네가지 핵심 요소 중 하나만 간접적으로 측정했다. 
 김 교수와 양 교수 연구팀은 조성과 구조가 단순한 물질 중 하나인 흑린에 주목했다. 흑린은 ‘인’ 원자로 구성된 층상 구조의 물질로 검은 빛깔을 띄고 있어 흑린이라 불린다. 
 이론그룹이었던 양 교수 연구팀은 흑린이 단순한 조성과 대칭 구조로 인해 전자들의 양자거리가 근사 없이 전자간 위상차로 결정된다는 사실을 알아냈다. 
 실험그룹인 김 교수 연구팀은 방사광가속기와 각분해광전자분광을 이용해 흑린 속 전자들의 위상차를 정밀하게 측정했고, 이 데이터로부터 양자거리를 직접적이 관전하게 추출해 내는데 성공했다. 각분해광전자분광은 물질에 빛을 조사할 때 튀어나오는 광전자의 에너지와 운동량을 분석하는 실험 기법이다. 주로 방사광가속기로 만들어 낸 밝은 빛을 이용한다. 
 이번 연구는 원리를 바탕으로 양자 컴퓨팅, 양자 센싱과 같은 양자기술 개발과 산업 전반에 영향을 줄 것으로 기대된다. 
 이번 연구 성과는 과기정통부 기초연구사업의 지원으로 수행됐다. 국제학술지 사이언스에 게재됐다. 
 김 교수는 "건축물을 안전하게 세우기 위해 정확한 거리 측정이 필수인 것처럼 오류없이 정확하게 동작하는 양자 기술 개발에도 정확한 양자거리 측정이 반드시 필요하다"며 "이번 연구 성과는 양자 컴퓨팅, 양자 센싱과 같은 다양한 양자 기술 전반에 기초 도구로 활용될 수 있을 것"이라고 강조했다. 
 이어 “추격형이 아닌 선도형 연구로 국내 연구진이 특정 연구 분야를 국제적으로 선도하는 사례를 만들어 나가고자 한다”고 했다. 
 송완호 과기정통부 기초연구진흥과장은 “기존 한계를 극복하고 고체 속 전자의 양자거리를 직접적이고 완전하게 측정한 첫 사례”라며 “이론 연구그룹과 실험 연구그룹이 각각 보유한 전문성을 바탕으로 유기적인 협업을 통해 이뤄낸 성과로 의미가 크다”고 말했다. 
 한편, 이번 연구는 노벨과학상의 산실이라 불리는 미국 로렌스버클리 국립연구소의 ALS 방사광가속기를 이용했다. 김 교수는 “오창에 구축 중인 4세대 방사광가속기가 본격 가동되면 앞으로 미국에 가지 않고도 첨단 연구를 할 수 있을 것”이라고 했다.
 ☞공감언론 뉴시스 siming@newsis.com 
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