한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진)은 15일 양자정보연구단 임향택 박사팀이 중앙대학교, 한국표준과학연구원, 국방과학연구소, 미국 오크리지 국립연구소 등 국내외 유수 연구기관들과 협력해 적은 자원으로도 공간적으로 분산된 여러 개의 물리량을 표준 양자 한계를 뛰어넘는 높은 정밀도로 측정할 수 있는 분산형 양자센서를 구현하는 데 성공했다고 밝혔다.
KIST 연구팀은 측정하고자 하는 대상이 넓은 영역에 분포된 상황에서 분산형 양자센싱 시스템을 이용하면 양자역학으로 도달할 수 있는 가장 높은 정밀도로 현상을 측정할 수 있다는 사실을 실험적으로 구현했다. 연구팀은 양자 얽힘 상태인 벨 상태로부터 서로 멀리 떨어져 있는 네 공간에 동시에 존재하는 중첩된 최대 얽힘 상태를 실험적으로 생성한 후, 이를 적용해 양자역학적 정밀도의 한계인 하이젠베르크 한계에 도달했다. 측정하고자 하는 대상보다 광자의 개수가 작은 경우에도 분산형 양자센싱 네트워크를 구현할 수 있는 새로운 프로토콜을 제안하고, 이를 실험적으로 증명했다.
KIST는 적은 자원으로도 공간적으로 분산된 여러 개의 물리량을 표준양자 한계보다 정밀하게 측정할 수 있는 프로토콜을 제안한 것인만큼 산업화를 위한 분산형 양자센싱 기술로 활용이 기대된다고 설명했다.
대표적인 활용 분야는 초미세 암 진단이다. 세포 간 거리를 서울-부산 간 거리가 축소된 상황으로 생각한다면 초미세 암 발견 진단에도 활용할 수 있다. 배터리 불량 측정, 지진 감지, 세계 시간 동기화, 자기장 측정 등에 적용될 수 있다는 게 KIST의 설명이다.
KIST 임향택 박사는 "표준 양자 한계를 뛰어넘는 측정이 가능한 분산형 양자센싱 핵심원천기술을 선점해 세계 시간 동기화, 초미세 암 발견 등의 실용 기술로 뻗어나가기를 기대한다"고 밝혔다.
이번 연구성과는 국제 학술지 'Nature Communications'(IF : 16.6, JCR(%) 7.5 %)에 1월 11일 게재됐다.
백종민 기자 cinqange@asiae.co.kr
<ⓒ투자가를 위한 경제콘텐츠 플랫폼, 아시아경제(www.asiae.co.kr) 무단전재 배포금지>
