UNIST, 남궁선·김제형 교수
양자컴퓨팅 등에 활용
▲ 남궁선 교수, 김제형 교수(왼쪽부터)
전압을 가해 켜고 끌 수 있는 단일양자광원이 개발됐다.
UNIST는 물리학과 남궁선·김제형 교수팀이 스타크 효과(Stark Effect)를 억제한 2차원 반도체 물질 기반 고순도 단일양자광원을 개발했다고 23일 밝혔다.
단일양자광원은 아주 짧은 순간(나노초)에 단 하나의 광자만을 방출하는 광원이다.
이 단일 광자를 비트(bit)와 같은 정보의 최소 단위로 활용해 양자컴퓨팅이나 양자암호통신에 쓸 수 있다.
스타크 효과는 광원을 켜고 끄기 위해 전압을 가했을 때 방출되는 광자의 에너지가 변하는 현상이다. 광자 에너지가 달라지면 서로 다른 광자로 구별돼 간섭과 같은 양자 현상이 제대로 일어나지 않는다.
특히 여러 광원이 집적돼 전압이 불안정한 칩 환경에서는 스타크 효과가 더 문제가 된다.
연구팀은 단일양자광원 내부에 미세한 공기층을 만드는 방식으로 스타크 효과를 억제한 단일양자광원을 개발했다.
개발된 광원은 뾰족한 실리콘 나노 피라미드 위에 2차원 반도체 물질인 텅스텐 디셀레나이드가 올려진 구조로, 공기층이 2차원 반도체에 전달되는 전기장을 주변부의 약 20분의 1 수준으로 줄여줘 광자의 에너지 변화를 막는다.
공동 연구팀은 “실리콘 반도체 공정과 호환돼 향후 칩 기반 양자 통신, 광자 양자 컴퓨팅, 양자 광학 센서 개발에 직접 활용될 수 있을 것”이라고 말했다. 이다예기자 ties@ksilbo.co.kr
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