GIST 함병승 교수 '무한대 양자센싱' 범용 이론 제시

양자의 입자-파동 이중성 인정 안하고 파동만으로 양자론 일반화

국내 연구진이 기존의 양자 이론과는 다른 새로운 '초해상 양자센싱' 범용 이론을 제시해 관심이다.

논리의 핵심은 양자로 무한대 센싱이 가능하다는 얘기다.

광주과학기술원(GIST)은 양자메모리 분야 석학인 함병승 전기전자컴퓨터공학부 교수가 기존 양자센싱(Quantum Sensing)의 단점인 해상도의 한계를 극복하고 고전 센서와도 호환 가능한 새로운 개념의 ‘초해상 양자센서’ 범용 이론을 제시했다고 23일 밝혔다.

GIST 함병승 교수가 제시한 초고해상 양자센싱 이론 구조도.

여기서 말하는 해상도는 양자의 변화를 측정, 판별할 수 있는 갯수를 의미한다.

함병승 교수는 "기존 양자센싱의 해상도는 기껏해야 N=20 미만이었으나 이번 연구를 통해 이를 사실상 무한대로 확장하는 데 성공했다"고 말했다.

N=20은 양자 판별 가능한 경우가 20가지라는 의미다. 그런데 함 교수는 이를 무한대로 확장할 수 있는 신개념을 내놨다.

함 교수는 최근 발표한 ‘양자지우개’에 대해 선형광학(Linear Optics)을 이용한 위상조절변환의 일반해를 구해 ‘초해상 양자센싱’에서 N을 현재 양자센서가 도달 불가능한 사실상 무한대(N>>100) 수준으로 일반화했다.

양자지우개는 양자역학에서 머릿속 생각으로 진행하는 사고실험(Thought experiments) 중 하나다. 양자가 지닌 ‘파동-입자 이중성’과 불확정성 원리에 대한 특성을 보여준다.

이 이론에 따르면 초해상 양자센싱 이론은 양자의 파동적 성질에 기초한다는 설명이다. 따라서 빛의 파동을 이용하는 기존의 모든 간섭계 기반 센서와 호환 가능하다.

기존 양자센싱 이론은 양자의 입자와 파동이라는 이중적 성질과 얽힘으로 설명해 왔다.

GIST 함병승 교수.

함 교수는 "양자센싱의 ‘입자성’과는 양립할 수 없는 이론"이라며 “이번 연구 성과는 궁극적으로 현재 통용되는 고전 기술과 양립할 수 있는 양자정보기술의 토대가 될 수 있을 것"으로 기대했디.