- 검은공진 이용한 빛의 저장·재생 기술로 양자논리소자 
구현해 양자컴퓨터 개발 가시화 -
  - 세계적인 과학잡지 네이쳐(Nature)誌에 게재  -

한국전자통신연구원(ETRI,http://www.etri.re.kr) 양자정보통신팀 함병승 박사는 창의적연구진흥사업인 검은공진유도 양자정보통신 연구의 일환으로 고체상태의 물질에 빛을 저장하는 실험에 세계 최초로 성공하였다.

세계적인 기초과학 전문잡지 네이쳐(Nature)誌에도 소개된 이 실험에서 함병승 박사는 푸라세오디뮴(원소기호 Pr) 원자가 포함된 이트리움 실리킷(Yttrium Silicate) 크리스탈 덩어리 안에 빛을 정지시켜 가두었으며 광파의 진행 형태 그대로 저장시켰다가 후에 동일한 형태의 빛으로 재생시켰다.

이 실험을 통해 함병승 박사의 검은 공진을 이용한 양자논리소자가 현실화되고 기존 컴퓨터로 수 년 걸릴 계산을 수 초만에 끝낸다는 꿈의 컴퓨터, 양자컴퓨터의 실현이 성큼 다가오게 되었다.

빛은 초속 30만 km의 매우 빠른 속도로 움직이는데, 어떤 물질을 통과할 때에는 속도가 약간 느려지는데, 통과하는 물질의 굴절률이 높을 수록 빛의 속도는 더욱 느려진다.

따라서 인위적으로 특정 물질의 굴절률을 급증시키면 빛의 속도를 크게 늦출 수 있는데, 여기에 이용되는 것이 바로 검은공진 현상(두 개의 공진레이저에 투과된 물질이 빛을 전혀 흡수하지 않는 상태, 즉 비흡수 공진상태가 되는 현상)이다.

함병승 박사는 검은공진 현상을 유도하여 실험에 사용된 고체물질의 굴절률을 수천만 배 높임으로써 여기를 통과하는 빛의 속도를 초속 45m까지 늦추고 이렇게 늦어진 빛을 물질의 특정한 상태로서 보존하고 이를 다시 재생하는 것에까지 성공했다.

양자메모리를 이용하면 양자논리소자를 만들 수 있으며 이는 기존의 컴퓨터 기술, 통신 기술이 봉착했던 물질 밀도이전시간 등의 물리적 한계를 극복함을 의미한다.

쉽게 말해, 속도, 용량 등에서 현존하는 컴퓨터의 수백만 배의 성능을 지니고 완벽한 수준의 보안성을 지닌 양자컴퓨터의 구현이 가시화된 것이다.

함병승 박사는, 이와 유사한 형태의 실험이 었으나 기체를 이용했기 때문에 실용화시키기에는 매우 불안정했으며 10개 내외의 양자논리소자를 만드는 데에 그쳐 양자 컴퓨터 실용화에 필요한 100개에 크게 못 미쳤다.면서, 이 실험을 통해 세계 최초로 수백 개의 양자논리소자를 만들 수 있는 양자메모리 현상을 고체 매질을 통해 구현시켰으며 이로써 양자컴퓨터 실용화가 실질적으로 가속화될 것이라고 말했다.