【드래곤 스포츠】 보증업체놀이터추천홍보 : 프로그램제작판매제작의뢰 : 스포츠분석 : 무료스포츠중계tv : 섹시bj움짤 : 뉴스 : 안구정화

로그인

글쓰기

[IT뉴스]“물리학 한계 뛰어넘었다” 초정밀 측정 가능…초고해상도 ‘양자분광기’ 개봉 박두

온카뱅크관리자

2025-03-06 10:27:28

<div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> - GIST, 초고해상도 양자분광기 구현 기술 개발 - 간단한 구성으로 양자 수준 감도·해상도 확보 
 <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> 
 <section dmcf-sid="2M3KcvyjMS">
 <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="afb0f8c8ea8f9ed8aab1f5af4f516dc73b7c77ba89ef07d12259701ce219d964" dmcf-pid="VR09kTWAdl" dmcf-ptype="figure">
 <img alt="함병승 GIST 전기전자컴퓨터공학과 교수.[GIST 제공]" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202503/06/ned/20250306102427377ycfd.jpg" data-org-width="1280" dmcf-mid="b18W4oaVey" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img4.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202503/06/ned/20250306102427377ycfd.jpg" width="658">
 <figcaption class="txt_caption default_figure">
 함병승 GIST 전기전자컴퓨터공학과 교수.[GIST 제공]
 </figcaption>
 </figure>
 [헤럴드경제=구본혁 기자] 광주과학기술원(GIST)은 전기전자컴퓨터공학과 함병승 교수가 독자적으로 구축한 ‘초해상 양자센싱’이론에 기초해, 기존 분광기에 탑재 가능한 ‘양자분광기’ 구현 방법을 제안했다고 밝혔다.
 ‘양자분광기’는 기존 분광기의 물리학적 한계(회절 한계 또는 표준양자한계)를 극복하여 현존하는 어떠한 고전적인 물리 법칙이나 기기로도 달성할 수 없었던 초정밀 측정을 가능하게 한다.
 함병승 교수는 2024년 발표한 ‘초해상 양자센싱’ 이론에서 고전광학과 호환가능한 새로운 개념의 양자센싱 이론을 제시한 바 있다.
 이번 연구는 기존 분광기의 성능을 획기적으로 개선할 위상 감도 및 해상도를 확보함으로써, 양자센서 기술의 새로운 가능성을 제시하고 광학 계측 분야의 패러다임 전환을 예고하고 있다.
 분광기는 물질이 빛을 흡수하고 방출하는 방식을 정량적으로 측정하는 장치로, 알려진 파장(헬륨네온 레이저)과의 주파수 차이를 분석하여 미지의 빛의 파장을 정확히 파악할 수 있다. 이를 통해 화학물질의 구성, 농도, 반응 동역학 등을 분석하며, 환경 모니터링, 품질 관리, 생화학 연구 등 다양한 분야에서 폭넓게 활용된다.
 기존 광학 분광기는 회절 한계에 의해 주파수 해상도에 제한이 있었다. 그러나 이번 연구에서는 고차 세기 상관관계를 기반으로 하는 위상 제어 기술을 활용해 이 회절 한계를 극복했다.
 또한 기존 양자 센싱은 얽힘 광자를 사용해야 하는 복잡성과 환경적 노이즈에 취약하다는 문제가 있었다.
 함 교수는 간섭계의 스캐닝 모드를 이용해 간섭무늬의 변화를 정확하게 세는 고전적인 방식으로 노이즈 저항성과 높은 안정성을 동시에 확보했다.
 <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="26d6a2adf915ad053ef96b4db546f8d056b98a3f86d672070ad386c1e5c79a13" dmcf-pid="W4XuoOCneD" dmcf-ptype="figure">
 <img alt="양자스펙트로미터 구조.[GIST 제공]" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202503/06/ned/20250306102428046duwy.jpg" data-org-width="1280" dmcf-mid="9YIG6aj4Jv" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img4.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202503/06/ned/20250306102428046duwy.jpg" width="658">
 <figcaption class="txt_caption default_figure">
 양자스펙트로미터 구조.[GIST 제공]
 </figcaption>
 </figure>
 이번 연구의 가장 큰 성과는 단일광자 기반의 고차원 얽힘 광자쌍을 사용하는 대신, 일반적인 레이저를 활용해 ‘위상조절 세기곱(Phase-Controlled Intensity Product)’이라는 혁신적인 이론을 창안한 것이다. 이를 통해 하이젠베르크 한계를 만족하는 양자분광기를 구현할 수 있는 방법을 제시했다.
 위상조절 세기곱은 빛의 위상 정보를 정밀하게 제어하고, 광 강도(intensity)의 고차 상관관계를 결합함으로써 해상도와 측정 감도를 극대화하는 기술이다.
 함 교수는 이번 연구에서 마이켈슨 간섭계 기반의 전통적인 센서 구조에서 위상 제어된 출력 필드의 위상조절된 세기곱을 활용해 현재 고차얽힘광자에 기초한 양자센싱에 있어 20 미만의 차수한계를 획기적으로 극복했다.
 이 방법은 공간광변조기의 다중 픽셀 기반 위상 제어 시스템을 통해 해상도를 수백만 배 높일 수 있다는 점에서 실용성이 매우 높다.
 함 교수는 수치 시뮬레이션과 실험을 통해 주파수 해상도가 10배에서 최대 100만 배까지 향상될 가능성을 검증했다. 특히, SLM 픽셀 수 K에 비례해 K배 향상된 해상도를 보였으며, 주변 소음에도 강한 안정성을 갖춘 것을 확인했다.
 이는 기존 양자 광학 기반 기술이 요구하는 복잡한 장비 없이도 비교적 간단한 구성만으로 양자 수준의 감도와 해상도를 확보할 수 있다는 점에서 큰 의미가 있다.
 함병승 교수는 “이번 연구는 미래 양자센서 기술의 핵심 토대로서 광학 센서, 분광 분석, 양자 정보 처리 등 다양한 첨단 분야에 즉각적인 파급 효과를 미칠 것으로 예상된다”며 “특히 환경 변화에 강한 정밀 계측 장비, 의료용 이미징 기술, 원격 탐사 시스템, 레이다/라이다 등에서 폭넓게 활용될 것”이라고 전망했다.
 이번 연구결과는 국제학술지 ‘사이언티픽 리포트(Scientific Reports)’에 2월 22일 온라인 게재됐다.
 </section> 
 </div> 
 Copyright © 헤럴드경제. 무단전재 및 재배포 금지.

댓글 총 0개

이번주 포인트랭킹

매주 일요일 밤 0시에 랭킹을 초기화합니다.

14,000상품권
23,000상품권
32,000상품권

업체홍보/구인 더보기

놀이터홍보 더보기

지식/노하우 더보기

판매의뢰 더보기

포토 더보기