안전한 건축물을 짓기 위해서 반드시 정확한 측량 기술이 필요하다. 마찬가지로 오류없이 정확하게 동작하는 양자컴퓨터나 양자 센싱 기술의 발전을 위해서는 반드시 정확한 '양자거리(quantum distance)' 측정 기술이 필요하다.
이에 국내 연구진이 머리카락 굵기의 100만분의 1, 원자보다 작은 미시세계의 거리를 수치화해 측정할 수 있는 '양자거리' 측정 방법을 개발했다. 이 기술은 다양한 양자기술 전반에 기초 도구로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
과학기술정보통신부(장관 유상임, 아래 과기정통부)는 6일 "김근수 연세대학교 물리학과 교수 연구팀과 양범정 서울대학교 물리천문학부 교수 연구팀이 세계 최초로 고체 물질 속 전자의 양자거리를 직접적이고 완전하게 측정하는 데 성공했다"고 밝혔다.
과기정통부에 따르면, 이론 물리학자들은 '양자거리(quantum distance)'란 미시세계 입자들(물질 속 전자) 간의 양자역학적 유사성, 즉 '얼마나 서로 닮았는가?'를 수치로 나타내는 물리량이라고 한다.
미시세계는 머리카락 굵기의 100만분의 1 수준으로 원자만큼 작은 세계로, 물리학자은 미시세계에서 입자의 운동을 '양자역학'으로 설명한다는 것. 우리 주변의 물질들 속에도 양자역학으로 운동을 설명해야 하는 작은 입자들이 존재하는데, 대표적으로 '전자'가 있다.
두 입자가 완전히 똑같은 양자 상태일 때 최솟값 0, 완전히 다르면 최댓값 1이 되는데, 양자 컴퓨팅과 양자 센싱 분야에서 양자 연산의 정확도 평가와 상태변화 추적을 위해 필수적인 정보로 여겨진다는 설명이다.
과기정통부는 "최근 고체 물질 속 전자의 양자거리는 물질의 기본 성질을 표현하는 것을 넘어서, 초전도와 같은 난해한 물리 현상들과 밀접한 연관이 있다는 것이 밝혀지고 있다"면서 "이에 따라 전 세계적으로 이를 정확히 측정하려는 연구가 활발히 진행되고 있지만, 현재까지는 고체 속 전자의 양자거리를 간접적으로 측정한 사례만 보고되었을 뿐 직접적으로 측정하는 방법은 아직까지 밝혀지지 않았다"고 배경 설명을 했다.
