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전자 1개가 여러 원자에?…국내 연구진 '새로운 양자상태' 규명

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작성자 군효송 작성일20-07-21 08:22 댓글0건

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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.

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한동훈 변호인, KBS 오보 취재원 공개 요구
이동재·한동훈 공모 보도했던 KBS는 사과
일각선 '또 다른 권언유착' 의혹도
진중권 "공작의 배후 드러내 구속시켜야"
한동훈 법무연수원 연구위원(자료사진) ⓒ뉴시스한동훈 검사장 측이 KBS의 오보와 관련해 취재원 공개를 압박했다. 이동재 전 채널A 기자 측과 서울중앙지검 수사팀만 확보하고 있는 녹취록이 공개된 것은 또 다른 '검언유착'이 아니냐는 의심에서다.

한 검사장 측 변호인은 20일 "KBS는 다양한 취재원을 통해 취재했다는데 어떻게 완벽한 오보가 나올 수 있느냐"며 "KBS가 억울하다면 '다양한 취재원'에게 이용 당한 것 아니냐"고 지적했다.

이어 "언론사에 취재원 보호 의무 및 권리가 있지만 그건 정당한 취재원을 말하는 것"이라며 KBS는 허위 녹취록 내용을 방송하게 한 취재원이 누구인지 밝혀야 한다고 주장했다. 따라서 취재원을 밝히기 전까지 고소를 취하지 않을 것이며, 끝내 공개를 거부할 경우 KBS가 공모한 것이라고 볼 수밖에 없다고 강조했다.

지난 18일 KBS는 4월 총선을 앞두고 이 전 기자가 한 검사장을 만나 유시민 이사장의 신라젠 주가조작 연루 의혹을 제기하자고 공모한 정황이 확인됐다고 보도한 바 있다. 이 전 기자가 이철 전 벨류인베스트먼트 코리아 대표에게 편지를 보냈다고 하자 한 검사장이 "그런 거 하나가 한 건 걸리면 되지"라는 말을 했다는 것을 근거로 제시했다.

한 검사장 측은 다음날 "완전한 허구와 창작"이라며 KBS기자 등을 출판물에 의한 명예훼손 혐의로 서울남부지검에 고소한 바 있다. 이 전 기자 측도 취재기자에게 '잘해보라'는 취지의 덕담이지 공모로 해석할 수 없다며 반박했었다. 또한 이 전 기자가 제시한 녹취록에는 한 검사장이 유 이사장이나 정치권에 관심이 없다는 등의 언급이 나온다.

그러자 같은 날 KBS는 "다양한 취재원들을 상대로 한 취재를 종합해 당시 상황을 재구성했지만, 기사 일부에서 정확히 확인되지 않은 사실이 단정적으로 표현된 점 사과드린다"며 고개를 숙였다. KBS 공영노조는 성명을 내고 "누군가 던져주면 옳거니 하고 카더라 식으로 받아쓰는 게 KBS 보도본부의 취재행태냐"며 자사의 보도를 비판하기도 했다.

일각에서는 KBS의 이번 보도에 배후가 있는 모종의 '공작'이 아니냐는 주장도 나온다. 강요미수 혐의에 대해 이례적으로 구속영장이 발부돼 논란이 커지던 상황에서 검찰 수사팀의 입장을 뒷받침하는 '오보'가 나온 것이 의심스럽다는 점에서다.

진중권 전 동양대 교수는 이날 자신의 페이스북에 "이번에 KBS에서 보도한 부산 녹취록은 오직 채널에이 기자와 서울중앙지검만이 가지고 있는 것"이라며 "서울중앙지검에서 확보하고 있는 녹취록이 밖으로 흘러나가고 누군가 왜곡발췌한 것을 KBS 기자가 덥석 물었다고 보는 것이 합리적"이라고 판단했다.

그러면서 "반드시 ‘배후’를 밝혀야 한다. 공작정치, 이게 벌써 몇 번째냐"며 "MBC에서 사기꾼을 데려다 '작전'을 짰다가 들통이 났다. 이번에는 KBS다. 공작의 최종 목표가 검찰총장이라는 것 누구나 다 안다. 공작을 꾸민 자들 이번에 모두 드러내서 구속 시켜야 한다"고 적었다.

데일리안 정계성 기자 ([email protected])

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