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[IT뉴스]한국 과학자들, 스트론튬 주파수 세계표준 88년만에 재확립

온카뱅크관리자

2026-09-22 15:57:25

<div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> 표준연, 양자기기 정밀제어 기준 세워 
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 <img alt="한국표준과학연구원 연구원이 스트론튬 전이주파수 측정 장치를 점검하고 있다. 한국표준과학연구원 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202609/22/dongascience/20260922155338929cabv.jpg" data-org-width="680" dmcf-mid="zAwkFnQ9iF" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img4.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202609/22/dongascience/20260922155338929cabv.jpg" width="658">
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 한국표준과학연구원 연구원이 스트론튬 전이주파수 측정 장치를 점검하고 있다. 한국표준과학연구원 제공
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 국내 연구팀이 스트론튬(Sr) 원자의 주파수를 정밀하게 측정해 전 세계 연구실에서 활용할 수 있는 표준값을 마련했다. 양자센서나 양자컴퓨터 등 양자기기의 정밀 제어와 소형화에 크게 기여할 것으로 기대된다.
 한국표준과학연구원(표준연)은 이재훈 양자기술연구소 원자양자센싱그룹 책임연구원이 이끈 연구팀이 1938년 이후 88년 만에 스트론튬 원자의 주파수를 재측정했다고 22일 밝혔다. 새롭게 측정한 스트론튬 원자 주파수는 이전 값보다 측정 불확도가 50배 이상 낮다. 연구결과는 7월 29일 국제학술지 '메트롤로지아'에 발표됐다. 
 스트론튬은 광격자 원자시계와 양자센서 등 정밀 양자기술에 널리 활용되는 원자다. 스트론튬을 활용하려면 빠르게 움직이는 원자를 레이저로 느리게 만든 뒤 정밀하게 제어해야 한다. 원자가 가장 잘 반응하는 빛의 주파수를 정확히 아는 것이 필수다. 
 지금까지는 레이저 주파수를 설정할 때 특정 값을 입력하기보다는 아날로그 라디오의 다이얼을 돌려 주파수를 맞추듯 원자의 반응을 직접 관찰하며 필요한 레이저 주파수를 찾았다. 
 최근 광주파수 제어 기능이 고도화되면서 기기에 바로 입력할 스트론튬 주파수값의 필요성이 커졌다. 이 책임연구원은 "아날로그 라디오에서 디지털 라디오로 전환되는 셈"이라며 "연구 현장의 수요와 스트론튬 주파수를 정밀하게 측정할 장비의 발전이 맞물려 스트론튬 원자의 주파수값을 재측정했다"고 말했다.  
 연구팀은 스트론튬 원자가 빛 에너지를 받아 가장 낮은 에너지 상태인 바닥 상태에서 에너지가 높은 들뜬 상태로 전이할 때 흡수하는 빛의 주파수를 측정했다. 스트론튬 원자로 향하는 레이저를 정밀하게 조절하기 위해 표준연의 '포토닉 격자 칩'을 활용했다. 
 또 원리가 다른 두 측정법으로 전이주파수를 각각 구한 다음 두 값을 비교해 결과의 신뢰성도 검증했다. 1년에 걸친 정밀 측정 끝에 650.503815(5) 테라헤르츠(THz·1THz는 1조 Hz)라는 값이 도출됐다. 
 이번에 확립된 새 주파수값은 '절대주파수'로서 국내외 연구팀이 동일한 절대주파수를 활용한다. 스트론튬 절대주파수는 스트론튬 기반 광격자 원자시계, 양자센서, 중성원자 양자컴퓨터에서 원자를 정밀하게 냉각하고 제어하는 기준이다. 
 향후 광주파수 합성 기술과 결합하면 주파수를 일일이 찾아가는 과정을 줄일 수 있어, 냉각원자 기반 양자기기의 소형화와 상용화를 앞당길 전망이다.
 이 책임연구원은 “이번 연구는 하나의 주파수 값을 다시 측정한 것을 넘어, 차세대 양자기술에서 활용될 정확한 측정기준점을 선제적으로 제시했다는 데 의미가 있다”고 밝혔다.
 &lt;참고자료&gt; doi: 10.1088/1681-7575/ae8bb5
 [김소연 기자 lecia@donga.com]
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