양자얽힘 4

피라미드 꼭짓점에서 대칭성 유지하며 양자점 제어 성공

2020.12.13 16:42 조용훈 KAIST 물리학과 교수팀…차세대 양자 광원 개발 활용 나노레터스 제공 조용훈 KAIST 물리학과 교수팀이 수 nm(나노미터·1nm는 10억분의 1m) 크기의 반도체 결정체인 양자점(퀀텀닷)을 삼각형 모양으로 만들고 이를 제어하는 데 성공했다고 13일 밝혔다. 이로써 양자 광원 개발에 한 걸음 더 다가가게 됐다. 양자점은 전압을 가하면 스스로 빛을 내는 성질이 있어 차세대 디스플레이 소자로 각광 받고 있다. 또 원자처럼 불연속적인 에너지 준위를 가지고 있어 양자통신과 양자컴퓨터 등 차세대 양자 광원 개발의 핵심 기술로도 꼽힌다. 반도체 양자점을 이용해 원하는 순간에 광자를 한 개씩 방출하면서 반도체 양자점의 대칭성을 조절할 경우 두 개의 광자를 양자얽힘 상태로 만들어..

양자물리학 알기(5): 핵폭탄 제조와 그 이후

1. 원자폭탄 제조와 제2차 세계대전(1936-1950) 히틀러가 독일에서 총통이 되자 모든 권력은 그에게 집중되었다. 대부분 망명을 떠나고 독일에 남아 있는 과학자들의 수는 많지 않았 다. 남아 있던 오토 한(Otto Hahn, 1879-1968)은 1938년에 우라늄 원자 핵에 중성자를 쏘아 바륨이 얻어지는 핵분열 현상을 발견했다. 오토 한은 이때 튀어나온 중성자들이 연쇄적으로 핵분열을 일으킬 때 엄 청난 에너지가 발생하며, 이것으로 핵폭탄을 만들 수 있다는 사실을 알게 되었다. 이어서 1939년에 독일에서 미국으로 건너간 한스 베테 (Hans A. Bethe, 1906-2005)는 태양과 같은 별들이 수소원자 핵융합을 통해 헬륨이 되는 과정에서 거대한 에너지를 방출한다는 이론을 발표 했다. 핵융합은..

양자물리학 알기(4): EPR 논쟁과 고양이 상자

1935년에 아인슈타인은 그의 조수 네이선 로젠(Nathan Rosen), 보 리스 포돌스키(Boris podolsky)와 공동으로 ‘EPR 역설’(EPR paradox)로 불리는 유명한 논문을 발표했다. 이 논문의 원제목은 “Can Quantum-Mechanical Description of Physical Reality Be Considered Complete? - 물리적 실재에 대한 양자역학의 기술 은 완전하다고 볼 수 있는가?”이다. 아인슈타인에게 코펜하겐 해석은 물리이론이 아니라, ‘멀리 있는 도깨비가 조종’(spooky action at a distance)을 하고 있는 것처럼 허튼 소리로 들렸다. EPR은 세 명의 공동저자 이름의 첫 글자를 딴 것이다. 이 논문의 목적은 하이젠 베르크의 불확..

과학적 유신론의 틀 만들기-3(양자 얽힘, 불확정성 원리)

3) 양자 얽힘 슈뢰딩거와 보어 사이에 미해결로 남아있던 ‘양자 얽힘’ 논쟁은 실 재를 이해하는데 매우 중요한 의미를 가진다. 특히 이와 관련하여 최 근 중국에서 세계 최초의 양자통신실험 인공위성인 묵자호(墨子號) 발 사에 성공했다는 보도가 있었다. 묵자호는 ‘양자 얽힘’에 관련한 두 가지 실험을 할 것이라 한다. 첫째는 해킹 불가능한 무선 통신망 구축 에 관련한 양자 암호 실험이다. 지상에서 1200㎞ 떨어진 우주공간에 서 인공위성을 이용한 무선 양자통신 시험이 계획되어 있다. 두 번째 는 양자 얽힘(Quantum Entanglement) 이론에 대한 증명이다. 양자 얽힘 이론에 의하면, 과거에 서로 상호작용했던 입자쌍은 멀리 떨어진 후 에도 상호작용 관계를 유지한다. 분리된 입자쌍의 한 입자에서 +스..