부산대·UNIST, 다른 양자광원간 직접 간섭 세계 최초 구현

[부산=뉴시스] 하경민 기자 = 부산대학교와 UNIST(울산과학기술원) 공동연구팀이 원자와 반도체 양자점이 만든 빛을 하나처럼 작동시키는데 세계 최초로 성공했다.

부산대는 물리학과 문한섭 교수와 UNIST 물리학과 김제형 교수 공동연구팀이 서로 다른 양자 플랫폼인 세슘 원자 앙상블과 반도체 양자점에서 각각 독립적으로 생성된 단일광자(빛) 사이의 직접적인 양자간섭을 실험적으로 구현하는데 세계 최초로 성공했다고 23일 밝혔다.

연구팀에 따르면 서로 다른 시스템에서 방출되는 광자는 파장·선폭·시간 특성이 달라 서로를 구별하지 못하도록 만드는 것이 매우 어렵다. 이 조건이 맞아야만 두 광자가 구별 불가능한 양자간섭 현상이 나타난다.

연구팀은 이 난제를 온열 세슘 원자 앙상블과 화합물 반도체인 인듐비소(InAs)·갈륨비소(GaAs) 양자점의 결합으로 풀어냈다.

연속파 구동과 시간분해 동시계수 검출 방식을 이용해 전혀 다른 물리계에서 나온 서로 다른 양자 플랫폼에서 생성된 광자를 활용해 양자 네트워크로 동작할 수 있음을 입증하고, 독립적인 두 광자에서 양자간섭의 대표 현상인 '홍-오우-맨델'(Hong-Ou-Mandel) 간섭을 최초로 관측했다고 연구팀은 전했다.

이 연구 성과는 국제학술지 '라이트: 사이언스 앤드 애플리케이션스'(Light: Science & Applications) 온라인판 7월15일자에 게재됐다.

문한섭 교수는 "이번 연구는 원자와 반도체 양자점이라는 전혀 다른 양자 플랫폼에서 생성된 단일광자가 별도의 손실 큰 보정 없이도 서로 양자간섭할 수 있음을 보인 성과"라고 밝혔다.


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