반도체 소자 전자간 연관성 세계 첫 규명

부산대 정윤철-이스라엘 하이블럼 교수팀
반도체 이용 양자컴퓨터 제조가능성 열어

부산대 물리학과 정윤철 교수와 이스라엘 와이즈만 연구소의 모티 하이블럼(Moty Heiblum) 교수 연구팀이 기존의 반도체 제조방식을 바꿔 만들어낸 특수소자의 독립된 두 전자가 서로 연관돼 있다는 사실을 세계 최초로 규명했다.

정윤철 교수는 19일 "하이블럼 교수 연구팀과 4년간에 걸친 공동 연구 끝에 '이중전자 간섭소자'를 만들어냈으며 이 소자는 기존의 반도체 소자의 전자와는 달리 독립된 두 전자가 양자역학적으로 서로 얽혀 있어 상호 연관성이 있는 것으로 확인됐다"고 밝혔다.

정 교수 연구팀의 이 같은 성과는 네이처지 최신호에 발표됐으며 네이처지가 매주 발표되는 논문 가운데 특히 우수한 것을 골라 관련 분야 전문가가 자세히 설명하는 '뉴스 앤 뷰즈(News and Views)'란에도 게재됐다.

물리학적으로 모든 물질은 동일한 에너지 상태에 무한개의 입자가 들어가는 '보존(BOSON)'과 하나의 입자만 들어가는 '페르미온(FERMION)'으로 분류되는데 보존의 대표적인 입자인 '광자'의 경우 두 입자가 연관돼 있다는 것은 이미 밝혀졌으나 페르미온의 대표적인 입자인 전자가 연관돼 있다는 것을 밝혀낸 것은 이번이 처음이다.

1950년대 중반 광자의 연관성을 밝혀낸 한버리 브라운(Hanbury Brown)과 트위스(Twiss) 연구팀은 노벨 물리학상을 수상하기도 했다.

정 교수 연구팀이 이번에 밝혀낸 것은 '이중전자 간섭소자'의 두 전자 가운데 1개가 하나의 에너지 상태에 들어가 있으면 다른 1개는 들어가지 못하는 간섭현상이 나타난다는 것이다.

이는 반도체를 이용해 양자컴퓨터를 제조하는 것도 가능하다는 것을 입증한 것이라고 정 교수 연구팀은 설명했다.

양자컴퓨터는 전기가 흐르거나 흐르지 않는 형태로 2진법의 1비트를 구현하는 기존 디지털 컴퓨터와는 달리 'Q비트'라고 불리는 양자 비트 하나로 0과 1의 두 상태를 동시에 표시할 수 있기 때문에 기존 컴퓨터와는 비교할 수 없을 만큼 빠른 속도로 복잡한 계산을 해 낼 수 있다.

민영규 기자 [e-mail] (부산=연합뉴스)