광주과학기술원(GIST)은 함병승 전기전자컴퓨터공학부 교수가 거시적 양자얽힘에 기초한 비고전적 빛 다발로 양자센싱과 양자통신의 최대 난제인 단일광자 검출함정을 획기적으로 해결할 수 있는 퀀텀레이저를 제안했다고 3일 밝혔다.
기존 레이저가 고전적 결맞음 이론에 기초한 빛 다발이라고 한다면 퀀텀레이저는 고전물리에서는 구현 불가능한 양자얽힘에 근거를 두고 있다. 양자얽힘은 두 개의 서로 다른 광자, 원자, 이온 등이 서로 분리될 수 없도록 결합된 상태로, 현재까지 신비로운 결합입자로만 이해되고 있다.
함 교수가 제안한 거시적 양자얽힘 기술은 기존 레이저를 그대로 이용해 얽힘빛 쌍을 구현하는 것이다. 단일광자가 아닌 빛 자체를 퀀텀라이다 신호로 사용함에 따라 스캔속도와 해상도, 가시거리 등 기존 라이다의 전반적인 문제를 해결할 수 있다고 주장했다.
또 기존 양자암호통신의 최대 난제인 단일광자에 국한된 검출함정에서 자유롭고 양자신호생성도 확정적이어서 기존 검출기를 그대로 사용, 사실상 광통신 수준의 양자통신이 가능하다는 것이다.
함병승 교수는 “현재 양자역학에 핵심이 되는 코펜하겐 해석은 빛이 갖는 입자와 파동의 이중성인데, 그동안 양자역학계는 입자성에 매몰돼 스스로 한계를 자초한 측면이 크다”며 “코펜하겐 해석의 양면성을 확장함은 물론, 기존 정보통신과 호환 가능한 양자정보통신을 생각해야 할 때”라고 말했다.
이번 연구결과는 네이처 자매지인 '사이언티픽 리포츠' 온라인에 게재됐다.
광주=김한식기자 hskim@etnews.com
