한국과학기술연구원(KIST)은 양자정보연구단 임향택(교신저자) 박사팀(제1저자 KIST 홍성진 박사)이 실시간으로 변화하는 여러 개의 물리량을 높은 정밀도로 측정할 수 있는 양자 센서를 구현했다고 16일 밝혔다.

고감도 센서로 데이터를 정밀하게 측정하는 작업은 4차 산업 혁명 시대 핵심 기술 중 하나다.

이를 위해서는 실시간으로 변화하는 사물의 위치 등 다양한 물리량을 높은 정밀도로 측정할 수 있어야 하는데 양자 현상을 이용하면 고전 센서로 측정할 수 없는 값을 측정하거나 측정 정밀도를 높일 수 있다.

연구팀은 이론적으로 가장 높은 정밀도를 갖춘 것으로 알려져 있으나 구현에 어려움을 겪었던 양자 상태인 '다중 모드 N00N 상태'를 구현했다.

구체적으로 이들은 2개의 광자가 4개의 경로로 동시에 진행하는 얽힘 상태인 다중 모드 N00N 상태를 실험적으로 생성해 이를 간섭계에 적용했다. 이로써 간섭계가 갖는 여러 개의 위상 변화량을 높은 정밀도로 동시에 측정하는 데 성공했다

임 박사는 "이번 성과의 핵심 기술인 '다중 모드 N00N 상태'는 구체적으로는 고성능 양자 현미경, 바이오 이미징 센서 등에 활용될 수 있을 것으로 기대한다"고 말했다.

이번 연구결과는 국제학술지 네이처 커뮤니케이션스 최신호에 게재됐다.