“새로운 물리영역 발견” 과학계 들썩

포스텍 김윤호 교수팀 양자-고전 전이과정 뒤집는 연구결과

▲포스텍 김윤호 교수

국내 연구진이 기존 물리이론을 뒤엎고, 미시세계 현상을 기술하는 양자물리와 거시세계를 다루는 고전물리 중간에 새로운 물리영역이 존재한다는 사실을 세계 처음으로 밝혀냈다. 이번 연구결과는 물리학계가 지금까지 정설로 받아들이던 이론과는 전혀 다른 새로운 것으로, 앞으로 이론적ㆍ실용적 측면에서 큰 반향을 일으킬 것으로 전망된다.

포스텍 김윤호(40ㆍ사진)교수 연구팀(라영식, 임향택, 권오성 박사과정생)과 독일 프라이부르크대학 이론연구진과 진행한 연구결과는 세계적으로 권위 있는 과학전문지인 '미국립과학원회보'에 7일자로 게재됐다.

지금까지 양자물리적인 특성에서 고전적인 특성으로 변해가는 과정(양자-고전 전이)가 일어날 때 물질의 특성은 단조적(점점 강해지거나 약해지는 것)으로 변한다고 알려져 왔다.

연구팀은 다중입자(광자 4개)를 만든 후 양자 간섭을 점차 약화시켜 양자-고전 전이가 일어나도록 조치하자, 기존의 예상(단조적 전이 현상)과는 확연히 다른 새로운 현상(비단조적인 전이 현상)을 관측했다.

지금까지 학계에서는 양자-고전 전이가 일어날 때 물질의 특성은 단조적으로만 변한다고 인식해 왔으나, 이번 연구에서 발견된 비단조적인(증가→감소→증가 등 복잡한 양상을 나타내는 것) 전이 현상은 양자물리와 고전물리의 단순한 조합으로는 도저히 설명되지 않는 새로운 물리영역이 존재한다는 사실을 입증한다.

이번 연구결과는 다입자계에서 나타나는 새로운 물리영역을 발견함으로써 양자-고전 전이에 관한 기존의 패러다임에 변화를 일으킬 뿐만 아니라, 미래형 최첨단 컴퓨터인 양자 컴퓨터를 개발하는 데에도 크게 이바지할 것으로 기대된다.

김윤호 교수는 “양자물리와 고전물리의 중간영역에는 단순히 양자물리와 고전물리만으로 설명할 수 없는 새로운 물리영역이 존재한다. 이번 연구결과로 다입자에 관한 연구 등에도 크게 기여할 것으로 전망된다”고 연구의의를 밝혔다.

권은남 기자 silver@