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카이스트, 비평형 양자 동역학의 난제 해결 실마리 찾아

[더테크=조재호 기자] 카이스트 연구진이 양자 역학계에서 일어나는 비평형 현상의 보편성 및 보편성 분류가 가능하다는 가설을 검증했다. 비평형 현상이란 커피에 우유를 넣고 섞게 되면 우유 분자들이 에스프레소와 섞이면서 카페라테가 되는 것처럼 평형에서 벗어난 상태에서 다시 평형을 찾아가는 과정을 말한다. 카이스트는 27일 최재윤 물리학과 교수 연구팀이 극저온 중성원자 양자 시뮬레이터를 통해 이론적으로 추측된 비평형 상태의 양자 물성 변화의 보편적 물리법칙을 확인하는데 성공했다고 밝혔다. 보편적 물리법칙은 평형상태의 액체에서 기체가 되는 것처럼 물질의 상이 변화하는 ‘상전이 현상’에서 찾아볼 수 있다. 상전이 일어나는 지점을 임계지점이라고 하는데 이 지점에서 물성의 변화하는 입자들의 크기, 밀도, 상호작용의 세기 등이 물리량에 의존하지 않는다. 예를 들어서 물에서 관측할 수 있는 액체-기체 상전이 임계점과 자석에서의 상자성-강자성 상전이 임계점은 다른 계이지만 동일한 형태의 물성 변화를 확인할 수 있다. 이것은 물질의 상이 변화하는 임계지점에서 물성의 변화는 입자들의 크기, 밀도 등 계를 구성하는 미시적인 물리량에 의존하지 않고 이를 가리켜 ‘상전이점 근처에서의

조재호 기자

2024-03-27 11:32

"양자정보 기술에 품질 측정 가능한 검증 단계 마련"

[더테크=조재호 기자] KAIST의 라영식 물리학과 교수 연구팀이 ‘약한 양자 측정’을 양자얽힘 검증에 도입해 손상된 양자얽힘을 원래대로 되돌리는 기술 개발에 성공했다. 양자얽힘은 고전 물리로 설명될 수 없는 양자 물리의 고유한 특성으로 서로 멀리 떨어져 있는 두 입자 중 한쪽의 상태가 결정되면 다른 쪽의 상태가 결정되는 독특한 현상을 말한다. 양자얽힘의 존재는 양자 측정으로 검증해야 하지만 측정 과정 자체가 양자얽힘을 파괴해 검증된 양자얽힘 상태를 양자 기술로 활용하는데 어려움이 있었다. 연구팀은 이러한 문제를 해결하기 위해 양자얽힘을 거의 파괴하지 않는 ‘약한 양자 측정’을 도입해 양자얽힘을 검증하고 이 과정에서 손상된 양자얽힘을 ‘되돌림 측정’을 이용해 원상태로 되돌리는 기술을 개발했다. ‘약한 양자 측정’이란 양자 상태를 측정할 때 양자에 가해지는 변화를 줄이면서도 필요한 정보를 얻어낼 수 있는 양자 측정 기술이다. 양자얽힘을 완전히 파괴하지 않고도 양자얽힘의 존재를 확인할 수 있다. 아울러 연구진은 ‘되돌림 측정’으로 양자 측정 이후 손상된 양자 상태를 일정 확률로 원래대로 되돌려 원상태로 복구했다. 이러한 복구 과정은 양자얽힘 검증과 상호 교환 관