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꿈의 통신 실용화 성큼, ‘양자광원’ 개발
꿈의 통신 실용화 성큼, ‘양자광원’ 개발
  • 전승민 기자
  • 승인 2021.06.22 14:53
  • 댓글 2
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양자통신 기본소자 생성법 국내서 개발, 기존 4만 배 밝기

‘양자(量子)’라는 단어를 양자(陽子, 혹은 양성자)와 혼동하는 경우가 많다. 원자를 쪼갰을 때 나오는 미립자의 한 종류를 떠올리는 것이다. 그러나 흔히 이야기 하는 ‘양자(量子)’는 에너지의 최소량 단위로 이와 전혀 다른 개념이다.

빛의 최소단위인 광자(光子, 혹은 광양자) 역시 양자다. 광자 그 자체를 통신의 기본 소자로 사용하는 경우 ‘양자통신’이라고 부른다. 양자현상은 누군가 엿보려는 순간 특성이 바뀌기 때문에 중간에 도·감청 시도가 있으면 암호 키 자체가 손상된다. 원천적으로 해킹이 불가능해 가장 안전한 암호통신 기술로 꼽힌다. 금융·군사용 통신의 핵심 암호 기술로 각광받고 있다.

이런 ‘양자’를 상온에서 안정적으로 생성할 수 있는 ‘양자광원’ 기술을 국내 연구진이 개발했다. 양자 통신이 가능하려면 안정적인 발생장치가 필수적인데, 지금까지 양자원리 그 자체를 규명하려는 노력은 많았지만 양자 생성을 손쉽게 할 수 있는 분야는 연구가 부족했다. 지금까지는 액체질소나 액체헬륨, 온도제어장비 같은 번거로운 극저온 설비를 이용해야만 양자를 생성할 수 있었다.

한국연구재단은 울산과학기술원(UNIST) 박경덕 교수, 성균관대 정문석 교수, 고려대 박홍규 교수가 참여한 공동연구진이 양자를 생성하는 ‘광원’을 상온에서 안정적으로 생성할 수 있는 기술을 개발했다고 22일 밝혔다.

양자화된 빛은 물질의 내부에서 전기에너지에 의해 생성되는데, 그 정확한 생성 위치인 ‘양자광원’은 무작위로 생겨나기 때문에 그 위치를 제어하는 기술이 반드시 필요했다. 기존에도 ‘나노광학 공진기’라는 장치를 사용해 광원의 위치를 제어할 수 있었지만 성능이 크게 떨어졌다. ‘탐침증강 광발광 나노현미경’이라는 장치를 사용하면 정확한 광원의 위치를 알 수는 있었지만 양자광원을 생성하지는 못했다. 

이에 공동 연구팀은 이 둘을 결합, 공진-나노현미경이라는 새로운 개념을 이용해 양자광원을 제어하는데 성공하고, 그 빛을 측정하는데도 성공했다.

연구진은 우선 나비 넥타이처럼 생긴 나노광학 공진기를 제작, 반도체 물질 속에서 양자광원을 원하는 위치에서 생성할 수 있도록 만들었다. 또 이 공진기에 광발광 나노현미경을 결합해 위치를 정확히 확인하면서 양자광원을 생성했다. 이렇게 만든 양자 빛은 상온에서 약 15㎚(나노미터, 15㎚는 머리카락 두께의 약 1만분의 일) 크기로 검출할 수 있었다. 이렇게 만든 양자광원은 기존 방법으로 만든 양자광원 대비 밝기가 4만배 더 강했다.

연구팀은 해킹이 불가능해 꿈의 통신기술로 불리는 ‘양자통신’ 분야에 이 기술을 이용할 수 있을 것으로 기대하고 있다. 양자통신 과정에서 강한 양자광원 확보는 필수적인 기술인데, 이번 연구로 그 실용화가 가능해질 거라는 전망이다. 이 밖에 다양한 양자현상 응용기술을 이해하고 개발하는 도구로 쓰일 수 있을 것으로 기대하고 있다.

박경덕 UNIST 교수는 “양자광원의 상온 유도 및 검출, 그리고 회절한계를 넘어선 분해능 확보는 각각의 분야에서 넘어야할 산으로 불려왔다”며 “다른 두 분야의 융합으로 해결책을 제시했다는 점이 이번 연구의 의미”라고 밝혔다.

이번 연구성과는 재료물리분야 국제학술지 ‘어드밴스드 펑셔널 머터리얼즈’ 18일자 온라인판에 게재됐다.

 

 

전승민 기자 enhanced75@gmail.com

 



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윤진한 2021-06-22 21:19:49
고려대(구한말 서민출신 이용익이 세운 보성전문이 모태, 동학란을 일으킨 천도교 소속이다가, 해방후 친일파 김성수가 인수 고려대로 변경).

http://blog.daum.net/macmaca/3154

윤진한 2021-06-22 21:19:16
법이나 교과서자격이 없으면, 입시점수!. 왜구잔재대학은 주권.자격.학벌이 없음.

Royal성균관대(국사 성균관 자격, 한국최고대)와 서강대(성대다음 Royal대 예우)는일류,명문끝. 法(헌법,국제관습법).교과서(국사,세계사)>입시점수 중요.논란必要. 국가주권.자격.학벌없이 임시정부요인 개인설립 국민대,신흥대(경희대),인하대(공대)>완충女 이화여대. 중앙대, 後포항공대,특목대로는 육사,後경찰대,카이스트. 그리고 패전국 일본 잔재로 주권.자격.학벌이 없어온 왜구잔재 서울대(100번),왜구 초급대출신 부산대.경북대.전남대.이리농림고 후신 전북대 농대가 기반이며 초급대등 병합한 전북대,왜구 초급대출신 시립대,연세대(일본강점기 연희전문 후신 연세대. 국시 110브 연세대), 고려대(구한말 서민출신 이용익이 세운 보