[신화망 허페이 5월5일] 초속 30만㎞의 빛을 정지시켜 5㎜ 크기의 결정체에 담는 상상을 해봤는가? 과연 실제로 이뤄질 수 있는 실험일까?
중국과학기술대학의 박사과정 학생인 마위(馬鈺)는 바로 이 질문에 "예스(Yes)"라고 답할 수 있는 사람이다. 며칠 전 그가 제1저자로 참여한 '광스토리지' 논문이 국제 학술지 '네이처 커뮤니케이션스(Nature Communications)'에 발표돼 화제가 됐다.
광자의 양자 상태를 어떻게 오래 유지할 수 있을까? 5년 전, 스물한 살 나이에 석박사연계과정을 막 시작한 마위는 바로 이 양자 정보 분야의 핵심 난제에 부딪쳤다.
'양자 상태'란 양자 중첩, 양자 얽힘을 포함한다. 장시간 상관관계가 없는 양자 상태는 실용적 가치가 있는 양자 통신, 양자 컴퓨팅으로 응용하기 어렵다. 그러나 이 '양자 상태'들은 매우 짧고 취약하다는 특성을 지녔다. 일반적으로 1초 미만 혹은 밀리초 정도로만 유지 가능하다.
2015년 호주의 학자들은 특정 상황에서 6시간 동안 양자 상태를 유지할 수 있는 결정을 발견했지만 광스토리지를 실현하기에는 어려움이 많았다.
"지난 5년간 제가 가장 절실하게 느낀 부분은 바로 문제를 해결하는 것보다 정확하게 파악하는 것이 더 어렵다는 것입니다." 마위는 지도교수인 리촨펑(李傳鋒) 교수와 저우쭝취안(周宗權) 부교수의 지도 덕분에 그들 연구팀이 이 연구의 핵심 문제인 결정 속의 원자가 빛을 구성하는 광자와 공명하도록 하는 방법을 발견했다고 지난 1일 밝혔다.
"첫 번째 단계는 이 결정 속 원자의 공명진동수를 찾는 것이며 두 번째 단계는 광자를 이 진동수에 맞추는 것"이라고 마위가 소개했다. 이어 "세 번째 단계는 이들이 공명해 양자 상태를 전달하도록 하는 것"이라고 설명했다.
마위는 연구의 초기 단계가 가장 어려웠으며 재료의 광학적 성질을 알아내기 위해 연구팀이 관련 측정 기구를 만드는 데만 3년이 걸렸다고 말했다.
그는 일주일 중 6일, 매일 아침 9시부터 밤 9시까지 실험실에 살다시피 했다. 연구팀은 5년의 노력 끝에 빛의 저장 시간을 1시간으로 끌어올리는 데 성공해 2013년 독일 팀이 세운 '1분'이라는 세계 기록을 경신했다.
마위는 올해 노동절 연휴 기간에도 평소처럼 아침 9시에 실험실에 도착했다. 그는 "대학원생 시절 동안 중요한 과학 문제를 해결하는 것을 목표로 삼았다"고 말했다.
그는 다음 달 박사 과정 졸업을 앞두고 있다. 앞으로 학계에 남든 기업에서 일하든 산업화를 위한 핵심 기술 난제 해결이 새로운 목표라고 말하는 마위, 그의 향후 행보가 기대된다.
원문 출처:신화통신 한국어 뉴스 서비스
