[대전=뉴스핌] 김태진 기자 = 국내 연구진이 베일에 싸였던 물리량 '양자거리'를 측정하는 데 성공했다.

기초과학연구원(IBS)은 강상관계 물질 연구단 양범정 교수(서울대 물리천문학부)가 임준원 책임연구원, 한국원자력연구원 김규 책임연구원과 측정 불가능했던 고체의 '양자거리'를 측정하는 방법을 세계 최초로 제시했다고 6일 밝혔다.

전자의 파동함수인 '블로흐 파'와 양자 거리(사진 제공 = IBS) 2020.08.05 memory4444444@newspim.com

양자거리는 양자상태(에너지, 스핀 등 양자역학적으로 본 입자의 상태)의 정보를 담고 있는 두 파동함수의 유사성을 나타내는 물리량이다.

연구진은 평평한 에너지띠를 갖는 고체에 자기장을 걸어서 양자거리 측정이 가능하다는 것을 세계에서 처음으로 밝혔다.

평평한 에너지띠와 곡선 에너지띠가 교차하는 물질에 자기장을 걸면 전자들의 에너지 준위(란다우 준위)가 퍼짐을 발견하고, 이 에너지 준위 퍼짐이 에너지띠끼리 교차하는 점에서의 양자상태에 달려있음을 밝혀낸 것이다.

이번 연구는 고체 전자의 에너지 준위를 관찰해 양자거리를 정확히 측정할 수 있음을 이론적으로 증명, 전자 파동의 기하학적 구조와 관련한 새로운 고체 연구의 장을 열 것으로 기대된다.

양범정 교수는 "고체를 양자기하학으로 분석한 기존 연구들은 곡률에 국한됐는데 이번 연구로 양자거리를 측정해 물성을 밝힐 수 있게 됐다"며 "이는 양자정보 분야에 쓰일 새로운 재료를 찾는 데 기여할 것"이라고 말했다.

새로운 '양자거리' 측정 연구는 IBS와 한국연구재단 및 미 육군 연구소의 지원으로 수행됐다.

이번 연구성과는 세계 최고 권위의 학술지인 '네이처(Nature)'에 6일(한국시간) 실렸다.

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