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[IT뉴스]GIST, 초고해상도 양자분광기 구현 기술 개발
온카뱅크관리자
조회:
49
2025-03-06 09:07:27
<div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> <strong class="summary_view" data-translation="true">“의료용 이미지 등 다양한 분야 응용 기대”</strong> <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> <section dmcf-sid="UhBwht3I7z"> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="df8e023cb49a135a716507f8992e11882f4cb186dc667fddeddcb07fbf1ed3de" dmcf-pid="ulbrlF0CU7" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="양자스펙트로미터 구조. ⓒ광주과학기술원" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202503/06/dailian/20250306085650057rqka.jpg" data-org-width="700" dmcf-mid="pRbrlF0C7q" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img1.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202503/06/dailian/20250306085650057rqka.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 양자스펙트로미터 구조. ⓒ광주과학기술원 </figcaption> </figure> <p contents-hash="ddf62d0422969fa12028fc850b07ac47ed49aa34f00c6d8bdbecb2cd2c74019d" dmcf-pid="7SKmS3ph0u" dmcf-ptype="general">광주과학기술원(GIST)은 함병승 전기전자컴퓨터공학과 교수가 그동안 독자적으로 구축한 ‘초해상 양자센싱’이론에 기초해, 기존 분광기에 탑재 가능한 ‘양자분광기’ 구현 방법을 제안했다고 6일 밝혔다.</p> <p contents-hash="3e6c55e9be6d4d59b01a6ae94b9a86dd0733a124b4f4536d04364ea1efae1311" dmcf-pid="zv9sv0UlFU" dmcf-ptype="general">분광기는 물질이 빛을 흡수하고 방출하는 방식을 정량적으로 측정하는 장치다. 알려진 파장(헬륨네온 레이저)과의 주파수 차이를 분석해 미지의 빛의 파장을 정확히 파악할 수 있다. 이를 통해 화학물질의 구성, 농도, 반응 동역학 등을 분석하며, 환경 모니터링, 품질 관리, 생화학 연구 등 다양한 분야에서 폭넓게 활용된다.</p> <p contents-hash="e65671f8b844f49354fac0185389182aa75e78426da0a25923267608d93afbf6" dmcf-pid="qT2OTpuSpp" dmcf-ptype="general">이때, 주파수 차이를 정확하게 표현하는 해상도가 중요한데 이 해상도의 한계를 결정하는 고전역학적 한계가 ‘회절 한계’ 또는 ‘표준양자한계’다.</p> <p contents-hash="2d20a92f4aacee8e101782fa81500c8b87dbc5739b498a3282afb0ba7ecd232c" dmcf-pid="BXPvXBKGz0" dmcf-ptype="general">기존의 광학 분광기는 회절 한계에 의해 주파수 해상도에 제한이 있었다.</p> <p contents-hash="47ad0e7fbc5d8294ab5cb9bef6f9d3fad766fa64970bc0c0933dea97b0a3dbba" dmcf-pid="bZQTZb9Hu3" dmcf-ptype="general">이를 연구진은 고차 세기 상관관계를 기반으로 하는 위상 제어 기술을 활용해 이 회절 한계를 극복했다.</p> <p contents-hash="969a9ee3c00f1715866de97d835bea5a30c28771979dcdb3d961066973d9fa38" dmcf-pid="K5xy5K2XuF" dmcf-ptype="general">함 교수가 개발한 이 기술은 빛의 세기곱의 차수에 비례해 위상 감도와 주파수 해상도가 선형적으로 향상되는 특징을 갖는다.</p> <p contents-hash="a5165f46a246e7bb501562e39572948d63d46dda055e14643c914717646b3faf" dmcf-pid="91MW19VZUt" dmcf-ptype="general">또 기존 양자 센싱은 얽힘 광자를 사용해야 하는 복잡성과 환경적 노이즈에 취약하다는 문제가 있었다.</p> <p contents-hash="479acc11c2405e2c6a220635218b3cf1df64c3f637c900f5b6f8f98f586a11ab" dmcf-pid="2tRYt2f5U1" dmcf-ptype="general">함 교수는 간섭계 스캐닝 모드를 이용해 간섭무늬의 변화를 정확하게 세는 고전적인 방식으로 노이즈 저항성과 높은 안정성을 동시에 확보했다.</p> <p contents-hash="74168b565dffd7e1c6f22965411839098dc1b142ef638c790b1cdb9e109adaf6" dmcf-pid="VFeGFV4135" dmcf-ptype="general">이번 연구의 가장 큰 성과는 단일광자 기반의 고차원 얽힘 광자쌍을 사용하는 대신, 일반적인 레이저를 활용해 ‘위상조절 세기곱(Phase-Controlled Intensity Product)’이라는 혁신적인 이론을 창안한 것이고 연구진은 설명했다.</p> <p contents-hash="2326067a718b331d81126d11c3b0c23afa8d3a1f6326daa9af0a6b9ab35bedda" dmcf-pid="f3dH3f8t0Z" dmcf-ptype="general">함 교수는 수치 시뮬레이션과 실험을 통해 주파수 해상도가 10배에서 최대 100만 배까지 향상될 가능성을 검증했다. 특히 SLM 픽셀 수 K에 비례해 K배 향상된 해상도를 보였으며, 주변 소음에도 강한 안정성을 갖춘 것을 확인했다.</p> <p contents-hash="b53bdf4bb3919013544d0089149786f7cea1b238d18c5bce817d735af9db7c6b" dmcf-pid="40JX046F3X" dmcf-ptype="general">이는 기존 양자 광학 기반 기술이 요구하는 복잡한 장비 없이도 비교적 간단한 구성만으로 양자 수준의 감도와 해상도를 확보할 수 있다는 점에서 큰 의미가 있다고 보고 있다.</p> <p contents-hash="48b6687e5f54b9fc0ed12e7c2b457ae8c9bf6d69bc9c22ee33062cc738c56984" dmcf-pid="6ktokTWAFG" dmcf-ptype="general">함병승 교수는 “이번 연구는 미래 양자센서 기술의 핵심 토대로서 광학 센서, 분광 분석, 양자 정보 처리 등 다양한 첨단 분야에 즉각적인 파급 효과를 미칠 것으로 예상된다”며 “특히 환경 변화에 강한 정밀 계측 장비, 의료용 이미징 기술, 원격 탐사 시스템, 레이다/라이다 등에서 폭넓게 활용될 것”이라고 말했다.</p> </section> </div> <p class="" data-translation="true">Copyright © 데일리안. 무단전재 및 재배포 금지.</p>
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