기존 정설 뒤집는 새로운 물리영역 발견

김윤호 포스텍 교수 연구팀 최초 규명

아주경제 강규혁 기자=양자물리와 고전물리 중간에 새로운 영역이 존재한다는 사실이 국내 연구진에 의해 처음 밝혀졌다.

김윤호 포스텍 교수 연구팀과 독일 프라이부르크 대학 이론연구진은 다중 입자의 양자 간섭 실험을 통해 양자물리적인 특성에서 고전적인 특성으로 변해가는 과정을 연구한 결과, 이들 사이에 존재하는 새로운 물리영역을 발견했다고 14일 밝혔다.

이번 규명은 학계가 지금까지 정설로 받아들여 왔던 이론과는 전혀 다른 새로운 것이라 향후 이론적·실용적 측면에서 큰 반향이 예상된다.

지금까지 양자물리와 고전물리 사이의 영역은 양자물리와 고전물리를 단순 조합해 설명할 수 있다고 알려져 왔다. 양자-고전 전이가 일어날 때 물질의 특성은 단조적으로 변한다고 알려져 왔기 때문이다.

그러나 김 교수팀은 다중 입자의 경우 양자 간섭이 일어나는 과정이 매우 복잡해, 양자-고전 전이도 기존에 알려진 것과 달리 복잡한 양상을 보일 것이라고 생각했다.

이에 다중입자(광자 4개)를 만든 후 양자 간섭을 점차 약화시켜 양자-고전 전이가 일어나도록 조치함으로써, 기존의 예상과는 확연히 다른 비단조적인 전이 현상을 관측했다.

이러한 비단조적 전이 현상은 기존의 양자물리와 고전물리의 단순한 조합으로는 설명이 불가능한 새로운 물리영역이 존재한다는 사실을 입증한다.

특히 다입자단계에서 나타나는 새로운 물리영역을 발견함으로써, 양자-고전 전이에 관한 기존 패러다임에 상당한 변화가 예상된다.

더불어 미래형 최첨단 컴퓨터인 양자 컴퓨터 개발에도 크게 기여할 것으로 보인다.

김윤호 교수는 "양자물리와 고전물리의 중간영역에는 단순히 양자물리와 고전물리만으로 설명할 수 없는 새로운 물리영역이 존재한다. 이번 연구결과로 양자 얽힘 현상과 같은 다입자에 관한 연구 등에도 크게 기여할 것으로 전망된다"고 말했다.