이론에 그친 '암흑 양자얽힘' 구현 성공…얽힘 수명 600배 늘어

작성일 08-04

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        <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> 
         <section dmcf-sid="PeWWr1P3Ja">
          <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="955a96d72dd21cd1e8cc66cb406bdbb091231e7e8146ecd2c6ebaeb06866f665" dmcf-pid="QdYYmtQ0ig" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="나노 광공진기에 결합된 두 양자점이 만든 암흑 상태와 쌍광자를 방출하는 모식도. UNIST 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202508/04/dongascience/20250804101810530sicp.png" data-org-width="680" dmcf-mid="6y88ueIiiN" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img1.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202508/04/dongascience/20250804101810530sicp.png" width="658"></p>
           <figcaption class="txt_caption default_figure">
            나노 광공진기에 결합된 두 양자점이 만든 암흑 상태와 쌍광자를 방출하는 모식도. UNIST 제공
           </figcaption>
          </figure>
          <p contents-hash="0944cb51fbb766a105f5fe92698a23039ad8c39f2a6f257ec3d93a3dea40639e" dmcf-pid="xJGGsFxpno" dmcf-ptype="general">2개 이상의 양자상태가 상관관계로 엮이는 '양자 얽힘(entangled)' 제어는 양자과학기술 구현에 필수적이다. 국내 연구팀이 이론에 그쳤던 '암흑 상태(dark state)' 양자 얽힘을 실험으로 입증하는 데 성공했다. 얽힘 상태의 수명이 기존보다 약 600배 늘어 양자메모리 등 차세대 양자기술 개발에 기여할 것으로 기대된다.</p>
          <p contents-hash="bf48938ae590a13ca44dd5c7d70b77b4b02d21e673989414e5921fc2af4e385c" dmcf-pid="yXee9gyjiL" dmcf-ptype="general"> 울산과학기술원(UNIST)은 김제형 물리학과 교수팀이 이창협 한국표준과학연구원 선임연구원, 한국과학기술연구원(KIST) 송진동 책임연구원과 공동연구를 통해 밝은 상태(bright state) 대비 수명이 약 600배 늘어난 암흑 상태 기반 집단 양자 얽힘을 실험으로 유도하는 데 성공했다고 4일 밝혔다. 연구결과는 지난달 9일(현지시간) 국제학술지 '네이처 커뮤니케이션즈'에 공개됐다.</p>
          <p contents-hash="e695027a54a7dd49061fd9df0b97b3c86ddd9cebb33893b593c308f7cfe6961f" dmcf-pid="WZdd2aWAnn" dmcf-ptype="general"> 양자 얽힘은 암흑 상태와 밝은 상태로 구분된다. 외부로 빛을 거의 내지 않는 암흑 상태는 주변 환경 잡음(노이즈) 영향을 덜 받아 얽힘 상태가 비교적 안정적으로 유지된다. 얽힘 상태가 보호되는 암흑 상태 양자 얽힘은 양자정보 저장과 전달에 유리해 주목받지만 암흑 상태를 만들고 유지하는 것이 난제였다.</p>
          <p contents-hash="95ed5adcfa9a4c6c5705d1027bd627637590219aa2f64d4bcf7dd06a4dc5e5d6" dmcf-pid="Y5JJVNYcei" dmcf-ptype="general"> 연구팀은 양자 얽힘을 고도로 제어할 수 있는 장치인 나노 광공진기와 광자(빛의 입자)를 안정적으로 생성하는 반도체 기반의 양자점(quantum dot)으로 암흑 상태를 유도했다. 공진기는 빛을 일정시간 내부에 가두는 역할을 해 다수의 양자점 사이의 광학적 상호작용을 매개한다. </p>
          <p contents-hash="9b8711447a5c53eaeaafd65455f650eda35ac8b336c27dcfc096b69a362d5e13" dmcf-pid="G1iifjGkeJ" dmcf-ptype="general"> 연구팀은 이론에 그친 암흑 상태 기반의 양자 얽힘을 실험으로 구현·관측하는 데 성공했다. 핵심은 공진기와 양자점의 상호작용을 정밀하게 조절해 양자점들이 자발적으로 집단 양자 얽힘을 극대화하는 조건을 찾는 것이다.</p>
          <p contents-hash="66df64475fe2c700e51a48d0e357f269d50d03e15d8be855af60119757e35c00" dmcf-pid="Htnn4AHEed" dmcf-ptype="general"> 실험 결과 연구팀이 구현한 암흑 상태 양자 얽힘은 최대 36나노초(ns, 10억분의 1초)까지 유지됐다. 밝은 상태 수명인 62피코초(ps, 1조분의 1초)와 비교해 약 600배 늘어났다. 다수의 양자점이 집단적으로 동기화돼 광자를 강하게 방출하는 초발광현상도 확인됐다. 새로운 양자광 생성 기술로 연결될 가능성을 제시했다는 평가다.</p>
          <p contents-hash="902d6c1b66a32d7bd9c379943286b7454496a91b8ef1da595c16fe61af13d18a" dmcf-pid="Xzcces0Cne" dmcf-ptype="general"> 이번 연구결과는 차세대 양자메모리, 양자네트워크 기술 구현의 핵심인 광원 제어 기술로 활용될 수 있다. 반도체 기반의 양자점 시스템을 활용했기 때문에 다양한 플랫폼으로 이식·호환되기도 용이하다.</p>
          <p contents-hash="eb8f7b496fc1b57f9832b1b906a3bcf23d5202927c797c9c7ddbce1167dababf" dmcf-pid="ZqkkdOphLR" dmcf-ptype="general"> 김 교수는 "이론에만 머물렀던 암흑 상태 얽힘을 실험으로 구현했다"며 "양자 정보 저장, 정밀 양자 센서, 양자 기반 에너지 하베스팅 등 기술 개발에 도움이 될 것"이라고 밝혔다.</p>
          <p contents-hash="7ca84cd2e9bee9f4d7f050575590333adadd1b515aa8b29cc4e9b1f734763b9d" dmcf-pid="5BEEJIUlMM" dmcf-ptype="general"> &lt;참고 자료&gt;<br> - doi.org/10.1038/s41467-025-61629-w</p>
          <p contents-hash="f6ab8de19371480a32758ebbb33e0b088cf528cca04f7c33c1a9804fec903567" dmcf-pid="1bDDiCuSix" dmcf-ptype="general">[이병구 기자 2bottle9@donga.com]</p>
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        </div> 
        <p class="" data-translation="true">Copyright © 동아사이언스. 무단전재 및 재배포 금지.</p>

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