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[IT뉴스]GIST, 초정밀 측정 가능한 '양자분광기' 구현

온카뱅크관리자

2025-03-06 11:27:28

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        <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> 
         <section dmcf-sid="07oav0Ul63">
          <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="43258d6a43da7b70c794b2a3b47bf49849af4aefab5a51e9b8760bbced71a0c5" dmcf-pid="pzgNTpuS6F" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="함병승 광주과학기술원(GIST) 전기전자컴퓨터공학과 교수. GIST 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202503/06/dongascience/20250306112418885cgqi.jpg" data-org-width="680" dmcf-mid="3xjcY7qyQ0" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img2.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202503/06/dongascience/20250306112418885cgqi.jpg" width="658"></p>
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            함병승 광주과학기술원(GIST) 전기전자컴퓨터공학과 교수. GIST 제공
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          <p contents-hash="7967239fdd747100f40857546103eadae48a5b12b4aee2fd945ca41e125f86d0" dmcf-pid="UqajyU7vQt" dmcf-ptype="general">국내 연구진이 기존 분광기의 해상도를 획기적으로 개선한 ‘양자분광기’ 구현 방법을 제안했다. 양자분광기는 기존 분광기의 물리학적 한계를 극복해 초정밀 측정을 가능하게 하는 기기다. </p>
          <p contents-hash="54a121f5de1cfebd71c8d91c6de8b955a3e25664fa6bace5bf10d3ff0f4636b4" dmcf-pid="uBNAWuzTx1" dmcf-ptype="general">광주과학기술원(GIST)은 함병승 전기전자컴퓨터공학과 교수가 그동안 독자적으로 구축한 ‘초해상 양자센싱’ 이론에 기초해 양자분광기 구현 방법을 제안했다고 6일 밝혔다. 초해상 양자센싱이론은 기존 양자센싱의 단점인 해상도의 한계를 극복하고 고전 센서와도 호환 가능한 양자센싱 이론이다. </p>
          <p contents-hash="11c5713e57aba23fae545644a9d9e710de6a5eb8f134de2a3b0fc8c497ddaf0d" dmcf-pid="7bjcY7qyP5" dmcf-ptype="general">분광기는 물질이 빛을 흡수하고 방출하는 방식을 정량적으로 측정하는 장치다. 알려진 파장과의 주파수 차이를 분석해 미지의 빛의 파장을 정확히 파악할 수 있다. 파악한 정보를 이용해 화학물질의 구성, 농도, 반응 동역학 등을 분석하고 환경 모니터링, 품질 관리, 생화학 연구 등 다양한 분야에서 폭넓게 활용된다. </p>
          <p contents-hash="b432a026551e49edb1ee3599ae8ce1ec50c2baf6d0d24e92ab597dea8f8d57d0" dmcf-pid="zKAkGzBW6Z" dmcf-ptype="general">분광기 성능은 주파수 차이를 정확하게 표현하는 해상도에 달렸다. 해상도의 한계는 ‘회절 한계’ 또는 ‘표준양자 한계’가 결정한다. 회절이란 슬릿이나 장애물을 만난 파동이 퍼져서 진행하는 현상이다. 회절 한계는 빛의 회절 현상에 의한 광학 현미경 해상도의 한계를 말한다. 양자 역학의 불확정성 원리에서 비롯된 표준양자 한계는 관측 장비와 측정 방법에 관계없이 기본적인 양자적 잡음에 의해 결정되는 한계다. </p>
          <p contents-hash="6163eae54c4620055fc5ae4c72ac3364a902e854346d7d2a909650401d01919b" dmcf-pid="q9cEHqbY8X" dmcf-ptype="general">기존의 광학 분광기는 회절 한계에 의해 주파수 해상도에 제한이 있다. GIST 연구팀은 분광기에서 고차 세기 상관관계를 기반으로 하는 위상 제어 기술을 활용해 회절 한계를 극복했다. 고차 세기 상관관계는 광학 및 양자물리에서 빛의 강도 신호 사이의 통계적 상관관계를 고차원적으로 분석하는 방법이다.</p>
          <p contents-hash="77d200d9edc663ddf33409e83f65306ba9d18e466d2671d078f6550d07bda8d5" dmcf-pid="B1MemHZwQH" dmcf-ptype="general">또 기존 양자 센싱은 얽힘 광자를 사용해야 하는 복잡성과 환경적 노이즈에 취약하다는 문제가 있다. 함 교수는 간섭계의 스캐닝 모드를 이용해 간섭무늬의 변화를 정확하게 세는 고전적인 방식으로 취약점을 극복했다. 간섭계는 빛 또는 전자기파의 간섭 현상을 이용해 파동의 특성을 고도로 정밀하게 측정하는 장치다. </p>
          <p contents-hash="68d0696b598b4439579e6c16c15c75fcd7f61e35d0f8c3ecc4fff03cb390f98c" dmcf-pid="btRdsX5r8G" dmcf-ptype="general">함 교수는 수치 시뮬레이션과 실험을 통해 구현한 분광기의 주파수 해상도가 10배에서 최대 100만 배까지 향상될 가능성을 검증했다. 주변 소음에도 강한 안정성을 갖추고 있다는 점도 확인했다.</p>
          <p contents-hash="cc6f7d9ceb849166bc628350908435d645918ebaf335d6596cf86fc7a808acf8" dmcf-pid="KFeJOZ1mPY" dmcf-ptype="general">함 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”면서 “특히 환경 변화에 강한 정밀 계측 장비, 의료용 이미징 기술, 원격 탐사 시스템, 레이다 및 라이다 등에서 폭넓게 활용될 것”이라고 전망했다. </p>
          <p contents-hash="d78bf38a2d2398229a63c0b72f2e57084ba9ce50842f2ec9d3ebffc725a0feb0" dmcf-pid="93diI5ts8W" dmcf-ptype="general">연구는 국제학술지 '사이언티픽 리포트(Scientific Reports)'에 22일 온라인 게재됐다.  </p>
          <p contents-hash="8bf41e59fa26728c07b4441e5419a7159cd950c20a0f050201915d78f11cc658" dmcf-pid="20JnC1FOQy" dmcf-ptype="general">&lt;참고자료&gt;<br> -https://doi.org/10.1038/s41598-025-90857-9</p>
          <p contents-hash="c201eff81db45e0599c1c669ab928da351f8484a741e5e3c732452d256a446a4" dmcf-pid="VpiLht3I4T" dmcf-ptype="general">[이채린 기자 rini113@donga.com]</p>
         </section> 
        </div> 
        <p class="" data-translation="true">Copyright © 동아사이언스. 무단전재 및 재배포 금지.</p>

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