함병승 광주과학기술원(GIST) 전기전자컴퓨터공학부 교수는 레이저만으로도 고전적 굴절한계의 100배 이상 해상도 확보가 가능한 새로운 거시양자 양자센싱의 핵심원리를 발견했다고 3일 밝혔다. 양자센서를 활용한 자율주행, 반도체, 의료용 바이오이미지 감지 기술 등 다양한 기술 분야에 활용이 예상된다.

GIST 제공

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함 교수가 발견한 것은 새로운 개념의 '결맞음 드브로이'파다. 결맞음은 간섭의 핵심원리이자, 파동중첩에 있어 파장과 위상이 같다는 것을 말한다. 기존 양자센싱에서 필수적인 양자얽힘쌍에 기초한 광자 드브로이파가 물질파로써 입자적 해석이라면, 결맞음 드브로이파는 파동적 해석으로 볼 수 있다.

함 교수는 결맞음 드브로이파를 활용해 고전센서에서 활용되는 레이저만으로 양자센서를 구현할 수 있음을 입증했다. 기존에는 광자 드브로이드파를 통해 양자의 우월성을 확보하고 이를 통해 양자센서를 구현하는 방안을 찾고 있었다. 하지만 양자의 우월성 확보에 핵심인 최소 양자 얽힘광자쌍의 수가 100개는 있어야 하는데, 최대 18개 정도만 찾아내 양자센서 구현이 어려웠다.

함병승 교수는""이번 연구 성과는 기존 양자센싱 분야에 있어 양자얽힘 광자쌍을 완전히 배제하고 단순히 고전적 레이저만을 사용해 양자센싱 우월성을 달성 할 차세대 양자 측정기술의 핵심원리를 제공했다는데 가장 큰 의의가 있다"며 "기존 미시세계에 국한된 양자물리학을 거시세계로 확장하는데 새로운 실마리를 제공할 것으로 기대된다"고 말했다.

황민규 기자(durchman@chosunbiz.com)

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