부산대학교 물리학과 문한섭 교수와 울산과학기술원(UNIST) 물리학과 김제형 교수 공동연구팀이 세계 최초로 원자와 양자점이 만든 양자 빛을 연결하는 데 성공했다.

연구팀은 세슘 원자 앙상블과 반도체 물질로 만든 양자점에서 생성된 빛을 서로 구별할 수 없는 형태인 '홍-오우-맨델(HOM) 간섭'을 구현하는 데 성공했다고 23일 밝혔다.

연구팀은 원자와 양자점에서 나온 서로 다른 양자 빛을 절반씩 나눈 뒤 광학소자를 이용해 50대 50 비율로 섞어 서로 구별할 수 없도록 만들었다.

이는 서로 다른 양자 플랫폼에서 나온 빛을 하나의 빛처럼 구현한 것이어서 거대한 양자 네트워크 구축 가능성을 열었다는 평가를 받는다.

양자 네트워크는 양자컴퓨터와 양자통신, 양자센서를 하나로 연결하는 미래 기술로 꼽힌다. 이를 위해서는 양자정보를 담은 광자가 여러 양자 노드 사이를 오가야 한다.

문제는 광자를 만드는 방식이 서로 다른 플랫폼인 원자, 반도체 양자점, 색중심(color center) 등의 장점과 한계가 뚜렷하다.

이 때문에 각각의 장점을 결합하는 하이브리드 양자 네트워크가 주목받는데 부산대·UNIST 공동연구팀이 양자 네트워크 구축의 걸림돌을 제거한 것이다.

문한섭 교수는 "이번 연구는 원자와 반도체 양자점이라는 전혀 다른 양자 플랫폼에서 생성된 단일광자가 서로 양자간섭할 수 있음을 보인 성과"라며 "세슘 원자가 제공하는 안정적인 주파수 기준과 양자점의 고효율 단일광자 생성 능력을 결합하면 장거리 양자통신과 양자중계기 구현을 위한 하이브리드 양자 노드 기술로 발전할 수 있을 것"이라고 밝혔다.

이번 연구성과를 담은 논문은 국제학술지 '라이트: 사이언스 앤드 애플리케이션스' 온라인판에 게재됐다.