양자거리 측정 방법 세계 최초 개발, 머리카락보다 작은 세계를 잰다

양자거리 측정 방법, 머리카락보다 작은 세계를 측정한 비밀

눈에 보이지도 않는 작은 세계의 거리를 어떻게 잴 수 있을까요? 과학기술정보통신부는 최근 우리나라 연구진이 고체 속 전자의 양자거리 측정 방법을 세계 최초로 완성했다고 밝혔습니다. 머리카락 굵기의 백만분의 일, 원자보다도 작은 세계를 잴 수 있게 된 것입니다.

 

 

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양자거리 측정 방법, 왜 중요한가요?

양자거리는 전자 같은 입자들이 얼마나 서로 비슷한 상태인지 숫자로 표현한 값이에요. 같으면 0, 다르면 1이죠. 이 수치는 양자 컴퓨터가 얼마나 정확하게 작동하는지 판단하거나, 아주 민감한 센서에 활용할 수 있어요. 하지만 지금까지는 정확히 잴 수 있는 방법이 없었죠.

 

이번 연구, 어떤 방법을 썼을까요?

연구진은 '흑린'이라는 물질에 주목했어요. 이 물질은 구조가 단순해서 계산이 쉬워요. 서울대 양범정 교수팀은 흑린 속 전자들의 '위상차'로 양자거리를 정할 수 있음을 밝혔고, 연세대 김근수 교수팀은 실제 실험으로 이 위상차를 정밀하게 측정해, 정확한 양자거리 값을 계산했죠.

 

정확히 어떻게 잰 건가요?

김근수 교수팀은 '각분해광전자분광(ARPES)'이라는 장비로 전자가 방출될 때 생기는 빛의 움직임을 측정했어요. 이 데이터로 전자들의 위상차를 알아냈고, 그걸 바탕으로 양자거리를 직접 계산한 거예요. 이는 세계에서 처음으로 직접 양자거리를 측정한 사례랍니다.

 

누가 이런 연구를 했을까요?

서울대 양범정 교수팀은 이론을 연구했고, 연세대 김근수 교수팀은 실험을 담당했어요. 이 두 팀은 지난 5~10년간 이 주제에 대해 꾸준히 연구해왔고, 이번 성과는 그 긴 시간의 결과예요. 특히 김근수 교수는 이전에도 흑린에 대한 세계적인 연구로 이름을 알렸죠.

 

논문 정보도 궁금한가요?

논문은 세계 최고 과학 저널인 Science에 실렸어요. 제목은 ‘Direct measurement of the quantum metric tensor in solids’입니다. 저자에는 김근수 교수, 양범정 교수, 그리고 두 대학의 박사급 연구원들이 포함되어 있어요. (게재일: 2025년 6월 6일)

 

양자 기술에 대한 FAQ

• Q. 양자 기술은 어디에 쓰이나요?
  컴퓨터, 센서, 통신 등에서 기존 기술보다 훨씬 뛰어난 성능을 내기 위해 사용됩니다. 복잡한 계산, 절대 보안 통신, 정밀 측정 등에 쓰여요.
• Q. 이번 연구는 어떤 점이 특별한가요?
  기존에는 양자거리를 간접적으로만 측정했지만, 이번에는 실제로 직접 잴 수 있게 된 거예요. 세계 최초입니다.
• Q. 양자거리는 왜 중요한가요?
  전자들이 얼마나 닮았는지를 수치로 표현한 건데, 이것이 양자기술의 성능을 좌우해요. 초전도나 센서 정확도와도 관련 있어요.
• Q. 양자 센싱이 뭔가요?
  아주 작은 물리량을 정확히 측정할 수 있는 기술이에요. 자율주행, 국방, 의료 분야에서 많이 연구되고 있어요.
• Q. 약한 양자 측정은 어떤 건가요?
  대상을 거의 건드리지 않으면서 정보를 얻는 방식이에요. 기존에는 어려웠던 아주 작은 정보를 잡아내는 데 쓰여요.
• Q. 양자 컴퓨터는 어떻게 만들어요?
  전자, 원자, 빛 등을 활용한 다양한 방식이 있어요. 초전도 회로나 이온트랩 등이 대표적입니다.
• Q. 양자 암호는 정말 못 뚫나요?
  원칙적으로는 도청하면 바로 들킨다는 구조라서, 지금까지 나온 어떤 암호보다 안전하다고 평가돼요.

정리하며

양자거리 측정 방법은 단순한 과학실험이 아니라, 미래 양자기술의 핵심 기반입니다. 이 방법을 통해 양자컴퓨팅, 센싱 기술의 정확도를 높이고, 더 복잡한 양자현상도 이해할 수 있게 될 거예요. 한국이 이런 연구를 세계 최초로 성공했다는 점, 정말 자랑스럽지 않나요?

 

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