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국내 연구진이 비틀리게 쌓은 '그래핀'에서 전자가 완전히 새로운 방식으로 움직이는 양자 상태를 발견했다. 더 효율적이고 빠른 전자 기기를 개발하거나, 복잡한 계산을 처리할 수 있는 양자 메모리와 같은 기술에 적용할 수 있을 것으로 기대된다.
대구경북과학기술원(DGIST)은?김영욱 화학물리학과 교수 연구팀이 조길영 KAIST 교수 연구팀과 함께 그래핀에서 전례 없는 1/3 '분수 양자 홀' 상태를 발견했다고 8일 밝혔다. 분수 양자 홀이란 전자 하나의 전하량이 -1이 아닌 -2/3, -3/5처럼 분수로 나타나는 현상이다.?
그래핀은 탄소 원자로 이루어진 종잇장처럼 얇은 물질이다 부산대학생대출 . 연구팀은 그래핀 두 겹을 살짝 비틀어 겹친 독특한 구조를 활용해 새로운 양자 상태를 관찰했다. 그래핀 두 겹을 투명한 필름 두 장으로 비유하자면 규칙적인 무늬가 그려진 필름을 서로 겹친 뒤 각 필름을 조금 돌렸더니 무늬들이 겹쳐 새로운 패턴이 나타나는 것과 같은 원리다.?
이때 연구팀은 새로운 패턴이 전자들의 움직임에 전혀 다른 규칙을 정액서비스 만들어낸다는 사실을 발견했다. 층 사이에서 전자가 다른 층으로 넘어가지 못하도록 막아주는 동시에 전자들 간의 강한 상호작용이 발생한다는 점도 밝혀냈다.?
특히 연구팀은 1/3 분수 양자 홀이라는 새로운 전자 상태를 발견했다. 1/3 분수 양자 홀은 전자들이 세 부분으로 나뉘어 움직이는 듯한 독특한 모습으로 기존의 전자 움직임과는 전혀 다 홈플러스인터넷 른 양상을 보이는 상태를 가리킨다.
연구팀은 몬테카를로 시뮬레이션을 통해 1/3 분수 양자 홀이 층간 전자가 서로 밀고 당기며 강력한 상호작용을 하는 과정에서 나타난다는 점을 이론적으로 증명했다. 몬테카를로 시뮬레이션이란 수많은 가상 실험을 무작위로 반복해 결과를 예측하고 분석하는 계산 방법이다.?
조 교수는“새로운 소재 문현금융단지아파트 에서의 분수 양자 홀 상태의 발견은 양자 컴퓨터 기술 개발에 중요한 기여를 할 수 있다”고 말했다. 양자컴퓨터는 양자 정보가 주변 환경의 영향을 받아 쉽게 일어나는 양자 정보의 오류를 개선하는 게 핵심 과제다. 학계에서는 전자가 집단적으로 움직이는 분수 양자 홀 효과를 통해 '위상 양자컴퓨터'에서 안정적인 양자 정보를 구현할 수 있을 것으로 기대된다. 위상 한국장학재단 학자금대출 거절 양자컴퓨터란 양자 정보의 오류를 개선하기 위해 제시된 개념 중 하나다.?
김 교수는 “연구는 일본 국립재료과학연구소(NIMS)와 독일 막스플랑크 연구소와의 긴밀한 협력의 결과물이다"라면서 "앞으로 자기장이 없는 환경에서도 유사한 상태를 구현하는 연구를 지속해 나갈 계획”이라고 말했다.
[이채린 기자 rini113@donga.com]