양자물리와 고전물리 중간 ‘제3의 영역’ 존재 확인

김윤호 포항공대 물리학과 교수

김윤호 교수 연구팀 발견, “양자컴퓨터 개발 연구에 기여할 것”

국내 연구진이 고전물리와 양자물리 중간에 제3의 영역이 존재함을 확인해 새로운 물리 세계를 열 단초를 찾아냈다.

포항공대 물리학과 김윤호(40·사진) 교수 연구팀은 14일 뉴턴의 만유인력과 아인슈타인의 상대성이론으로 대표되는 거시적인 고전물리와 막스 플랑크 등에 의해 주창된 미시세계의 양자물리 사이에 중간지대가 존재한다는 사실을 증명했다고 밝혔다. 이는 물리학계가 지금까지 정설로 받아들이던 이론과 전혀 새로운 것으로 향후 이론적·실용적 측면에서 주목을 받을 것으로 보인다.

김 교수팀은 독일 프라이부르크대학 연구팀과 공동으로 진행한 연구에서, 다중 입자의 양자간섭 실험을 통해 양자물리적인 특성에서 고전적인 특성으로 변해가는 과정을 살펴보니 기존 가설인 단조적 변화(점점 강해지거나 약해지는 것)가 아닌 비단조적 변화(증가→감소→증가 등 복잡한 양상을 나타내는 것)를 보였다고 밝혔다. 양자간섭은 광자·분자·전자와 같은 입자가 마치 파동과 같은 성질을 가지며 간섭하는 현상을 말한다. 양자간섭 현상이 점점 약해져 어느 순간 사라지면 물체는 고전물리 특성만을 지니게 되며 이런 변화가 단조적으로 일어날 것이라는 게 지금까지 물리학계 정설이었다.

김 교수는 “실험 결과는 양자물리와 고전물리의 중간영역에 단순히 양자물리와 고전물리만으로 설명할 수 없는 새로운 물리영역이 존재한다는 것을 알려준다”고 말했다. 이번 연구는 향후 미래형 최첨단 컴퓨터인 양자컴퓨터 개발을 위한 연구에 기여할 것으로 기대된다. 연구팀의 논문은 과학전문지 <미국립과학원회보>(PNAS) 7일치에 실렸다.

이근영 기자 [e-mail]

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