원자 이용한 고효율 '양자얽힘 광원' 개발

국내 순수 기술로 양자정보 구현 가능성 높여

개발된 양자얽힘 광원에 사용된 루비듐 원자 증기 셀

[아시아경제 김철현 기자] 국내 고유 기술로 양자정보과학의 핵심 기술이 확보됐다. 한국연구재단(이사장 노정혜)은 문한섭 교수(부산대학교) 연구팀이 원자 매질을 이용해 고품질의 '양자얽힘' 광원 개발에 성공했다고 17일 밝혔다.

양자정보과학은 세계적으로 주목받는 양자통신, 양자컴퓨팅, 양자계측 등을 포함하는 연구 분야로 '양자얽힘'은 양자정보과학의 심장으로 불린다. 고품질의 양자얽힘 광원을 구현하는 것은 양자역학을 응용한 정보과학의 핵심 기술로 평가 받고 있다. 기존 양자얽힘 광원 개발의 대표적 기술은 비선형 결정을 이용해 두 광자 사이에 양자얽힘을 구현하는 것이다. 이 방법으로 생성된 양자얽힘 광원은 비선형 결정의 특성 때문에 광자 스펙트럼이 넓어 광자를 저장하고 제어하는 데 어려움이 있었다.

문한섭 교수 연구팀은 선행 연구를 통해 확보한 원천기술을 바탕으로 원자 증기 셀에서 생성되는 광자 특성을 제어함으로써 고효율 양자얽힘 광원을 개발했다. 또 이 양자 광원의 특성을 양자간섭과 양자상태 단층 측정을 통해 확인하는 데 성공했다. 연구팀은 길이 12㎜의 투명한 유리관에 담긴 따뜻한 원자 매질을 이용해 간단한 실험 장치에서 높은 안정성과 고품질의 양자얽힘 광원을 개발할 수 있었다고 설명했다. 기존의 방법과 달리 높은 밀도의 원자 증기 셀을 이용하기 때문에 장치가 매우 간단하고 지속적으로 측정이 가능하다.

문 교수는 "이 연구는 순수 국내 기술로 원자 매질에서 생성된 광자쌍을 제어해 고효율 양자얽힘 광원을 개발하고 이를 측정한 것"이라며 "고품질의 양자얽힘 광원을 활용해 양자컴퓨팅, 양자네트워크, 양자통신 등 양자정보과학을 구현하기 위한 연구를 진행할 예정"이라고 밝혔다.