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네이처 논문 게재 … 양자정보 전달 수단으로 확장 기대
"국내 연구진이 개척한 분야에서 선도적 연구 성과 또 나와"
(a) 2차원 자성 물질에서 방출된 빛을 측정했더니 특정 에너지를 가진 빛이 강한 것을 발견했다. 이러한 신호는 엑시톤의 증거로 기존보다 결맞음이 100배 이상 높은 수준 (b) 온도에 따른 신호 폭 그래프. 낮은 온도에서 신호가 매우 좁은 폭으로 분포 (c) 광방출 신호의 두께 의존성 (d) 2차원 자성 물질이 흡수한 빛을 측정했다. 이론적으로는 광방출 실험과 광흡수 실험 결과가 같아야 하는데, 광방출 실험에서 관찰했던 신호(피크 1)가 똑같이 나타난다 (기초과학연구원 제공) 2020.07.21 / 뉴스1(서울=뉴스1) 김승준 기자 = 미세한 양자 세계에서 지금까지 발견되지 않았던 새로운 '양자 상태'를 국내 연구진이 규명했다. 이번 연구 결과는 양자 통신·컴퓨팅 기술 발전으로 이어질 수도 있는 기초 연구로 양자 세계에 대한 이해를 깊게 만들 전망이다.
과학기술정보통신부와 기초과학연구원(IBS)은 국내 공동 연구진이 새로운 양자 상태를 규명한 연구 결과가 국제 학술지 네이처에 21일 게재됐다고 밝혔다.
박제근 기초과학연구원(IBS) 강상관계 물질 연구단 전(前) 부연구단장(서울대 물리천문학부 교수)은 정현식 서강대 교수, 김재훈 연세대 교수, 손영우 고등과학원 교수 등과 함께 자성을 띤 2차원 물질에서 독특한 신호를 발견하고, 이 신호가 전자 1개가 여러 원자에 나뉘어 존재하는 양자다체상태의 새로운 엑시톤이라는 것을 밝혀냈다.
양자 다체 자성 엑시톤은 근본적으로 새로운 양자상태로, 2차원 물질 양자현상 연구에 기여해 양자정보기술 발달에 기여할 것으로 기대된다.
엑시톤은 자유전자와 양공으로 이루어진 입자로, 광자를 방출하는 양자상태이기 때문에 양자광원이 필요한 양자정보통신 개발의 중요한 요소로 거론된다. 이번에 발견한 새로운 엑시톤은 이론적으로 예측된 적이 없는 새로운 양자현상으로 전자 1개가 여러 원자에 나누어 존재한다.
여러 원자에 나눠 존재한다는 것은 양자역학에서 전자 존재 확률은 산재해있는데, 전자가 한 원자가 아닌 여러 전자들에 속박돼있는 것을 말한다. 이러한 상태를 양자다체 상태라고 부른다.
연구진은 2차원 자성물질(NiPS3·삼황화린니켈)에서 서로 결맞음성(coherence)이 매우 강한 엑시톤 신호를 서로 다른 세 가지 실험으로 확인했다. 이론적으로도 예측되지 않았던 현상이기에 다양한 실험적 결과와의 교차 검증을 거친 것이다.
이들은 물질에 흡수된 뒤 다시 방출되는 빛을 측정하는 '광방출 실험'을 통해 2차원 NiPS3에서 결맞음이 강한 빛 신호를 발견했다. 그리고 빛의 운동량과 에너지 분산관계를 측정하는 '공명 비탄성 X선 산란실험'을 수행하고, 고체 내 다른 원자들과의 상호작용을 완벽하게 고려하는 양자역학 분야의 다체 이론으로 이 엑시톤 데이터를 설명했다. 또한 초정밀 광흡수 실험을 통해 결맞음성이 매우 높은 양자 자성 엑시톤이라는 결론을 이끌어 냈다. 이러한 실험과 데이터 계산·교차 분석을 통해 새로운 양자다체상태인 것이 규명됐다.
결맞음성은 여러 주파수의 파형(위상)이 서로 일치하는 현상이다. 양자 차원의 결맞음성은 양자 얽힘 현상과 관련돼 있다. 양자 통신은 이러한 양자 얽힘 현상을 이용해 이뤄지기 때문에 이번 연구가 양자 정보 통신으로 이어질 가능성이 있는 것이다.
2차원 물질은 그래핀처럼 층을 쌓아 조립할 수 있고 특유의 성질로 인해 응용성이 크다. 또 엑시톤에서 발생하는 빛은 양자상태로 정보를 전달하는 양자정보통신으로 확장될 수 있는데, 이때 엑시톤이 갖는 양자상태를 더 잘 이해하는 것이 중요하다.
박제근 교수는 "2차원 물질에서는 특이 양자상태가 매우 드물다"며 "우리 연구진이 개척한 자성 반데르발스 물질 분야에서 또 다시 선도적인 연구 성과를 내서 이 분야를 주도했다"고 의미를 밝혔다.
박 교수는 앞으로 NiPS3 양자 자성 엑시톤에 대한 후속 연구를 이어가 높은 결맞음성을 일으키는 원리를 규명하고, 이 엑시톤을 양자컴퓨팅 등과 같은 곳에 활용할 수 있는지도 연구할 계획이다.
seungjun241@news1.kr
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[아이뉴스24 정상호 기자] 5·16 쿠데타는 거사 계획이 사전에 새어나가며, 거사일이 3번이나 바뀐다. 쿠데타 당일인 5월16일, 1군은 쿠데타군 진압을 위해 츨동을 준비한다. 그러나 진압 명령은 내려오지 않는다. 결국 5·16 쿠데타는 한국 현대사의 큰 흐름을 바꾼다.
◆ 5·16 군사 정변, 그날!
1961년 5월 16일, 박정희 소장을 중심으로 한 젊은 군인들이 군사 쿠데타를 일으켰다. 5월 16일 새벽 탱크와 총을 앞세운 군인들이 서울 도심으로 진입하기 위해 한강 다리를 건너는데. 그때 한강 다리는 이미 진압군에 의해 봉쇄된 상태였다. 쿠데타를 포기할 것인가 고민에 빠진 박정희 소장. 그 사이 쿠데타군과 진압군 간의 교전이 벌어진다.
박정희 소장이 이끄는 쿠데타군은 어떻게 이 위기를 극복했을까.
'역사저널 그날' [ KBS 1TV ]◆ 5·16 쿠데타는 사전에 누설됐다!
쿠데타가 일어나기 한 달 전, 장면 국무총리는 박정희 소장이 쿠데타를 준비하고 있다는 내용을 보고받는다. 쿠데타 계획이 사전에 누설된 것이었다. 장면 국무총리는 육군참모총장 장도영 중장에게 진상 파악을 지시하는데. 이미 계획이 누설된 쿠데타가 어떻게 성공했을까. 쿠데타 거사 일을 세 번이나 연기한 속사정은 무엇일까.
◆ 유망한 청년 장교 쿠데타 세력이 되다?
당시 김종필을 비롯한 젊은 엘리트 장교들은 부패한 군 상층부를 바꿔보자는 정군운동을 벌인다. 때마침 육군참모총장에게 퇴임할 것을 건의하는 서한을 보낸 당시 부산 군수기지 사령관 박정희. 그는 단숨에 젊은 장교들의 리더로 떠오른다. 쿠데타 모의를 시작한 박정희 소장과 젊은 장교들. 쿠데타를 통해 그들이 꿈꾼 것은 무엇이었을까.
◆ 사라진 쿠데타 진압의 기회!
5월 16일 오전, 전군의 70%를 차지하는 1군은 쿠데타군 진압을 위한 출동 준비에 돌입한다. 1군이 나선다면 쿠데타군을 충분히 제압할 수 있는 상황. 하지만 아무도 진압 명령을 내리지 않는다. 쿠데타군의 진압 명령을 내릴 수 있었던 세 사람, 윤보선 대통령, 장면 국무총리, 케네디 미국 대통령. 이들이 쿠데타 진압을 명하지 않은 그 속내는 무엇일까.
5·16 군사 정변, 그 성공의 미스터리를 7월 21일 화요일 밤 10시 KBS 1TV '역사저널 그날'에서 살펴본다.
정상호기자 uma82@inews24.com▶네이버 채널에서 '아이뉴스24'를 구독해주세요.▶조이천사콘서트 1st 모모랜드 7월 25일 브이라이브 ▶아이뉴스24 바로가기[ⓒ 아이뉴스24 무단전재 및 재배포 금지]
