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양자거리 세계최초로 측정.. '양자컴퓨터' 한발짝
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평평한 에너지 띠를 갖는 2차원 카고메 격자와 에너지띠

[아시아경제 황준호 기자] 국내 연구진이 고체 물질의 양자거리를 측정하는 방법을 세계 최초로 제시했다. 전자 에너지가 일정한 고체 물질에 자기장을 걸어, 에너지 준위 퍼짐의 정도에 따라 양자거리를 측정하는 방식이다. 향후 양자컴퓨터를 만들 소재를 탐색하는 방법으로 활용될 수 있을 것으로 예상된다.

양범정 기초과학연구원 강상관계 물질 연구단 교수(서울대 물리천문학부), 임준원 책임연구원, 김규 한국원자력연구원 책임연구원 등은 이같은 내용의 연구 결과를 국제 학술지인 네이처에 6일(현지시간) 발표했다.

일반적인 고체의 에너지띠와 란다우 준위

연구팀은 전자 에너지가 평평한 에너지띠를 가지는 고체물질에 자기장을 걸었을 때 에너지 준위 퍼짐이 나타나며 이를 이용해 양자거리를 잴 수 있다는 새로운 사실을 제시했다.

먼저 연구진은 평평한 에너지띠와 곡선 에너지띠가 교차하는 물질에 자기장을 걸면 전자들의 에너지 준위(란다우 준위)가 퍼짐을 발견했다. 두 띠가 교차하는 고체물질은 평면 형태의 순환 그래핀, 카고메 격자물질 등이다.

이 물질들은 에너지띠끼리 교차하는 점에서의 양자상태에 따라 자기장을 걸었을 때 에너지준위 퍼짐 현상이 나타났다. 양자거리를 결정하는 양자상태가 실제 물성에 영향을 미친 것이다. 연구팀은 양자거리의 최대값이 에너지 준위 퍼짐을 결정한다는 것도 입증했다.

연구팀은 이번 연구가 고체 전자의 에너지 준위를 관찰해 양자거리를 정확히 측정할 수 있음을 이론적으로 증명한 연구라고 밝혔다.

임준원 책임연구원은 "여러 이차원 물질에서 파동함수의 양자거리를 정확히 측정하고, 관련 물성을 조절할 수 있게 됐다"고 밝혔다. 양범정 교수는 "고체를 양자기하학으로 분석한 기존 연구들은 곡률에 국한돼 있었는데, 이번 연구로 양자거리를 측정해 물성을 밝힐 수 있게 됐다"며 "나아가 양자정보 분야에 쓰일 새로운 재료를 찾는 데 기여할 것"이라고 전망했다.

자기장 하에서 평평한 에너지띠의 란다우 준위 변화

황준호 기자 rephwang@asiae.co.kr

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'울릉도·독도 생물다양성 및 기후변화 심포지엄'서 명정구 박사 주장한국해양과학기술원이 자체 구축한 'KIOST 빅데이터 분석 플랫폼'(kIBIG)

[아시아경제 영남취재본부 박동욱 기자] "근래 청정지역 독도 연안에서 ('바다 사막화'로 불리는) 갯녹음 현상이 나타나고 있어 대책이 시급합니다."

한국해양과학기술원 명정구 박사는 6일 오후 울릉도독도해양연구기지에서 열린 '울릉도·독도 생물다양성 및 기후변화 심포지엄'에서 석회 조류가 바닷속 암반을 뒤덮는 '백화 현상'이 두드러지고 있다고 밝혀 관심을 불러일으켰다.

경상북도 주최, 해양과학기술원(KIOST) 동해연구소 울릉도독도해양연구기지(대장 김윤배) 주관으로 열린 이날 심포지엄에는 관련 전문가, 지질공원해설사, 독도아카데미해설사 등 50여 명이 참석했다.

제1섹션에서 명 박사는 '어류의 다양성' 주제 발표에서 "1997년부터 2020년 6월까지 독도 연안에서 조사된 어류는 총 11목 72과 189종이며, 2008년 이후 올해까지 독도 연안에서 처음 확인된 어류는 총 15종이었다"고 밝혔다.

그러면서 시멘트와 같이 하얀 석회 성분을 가진 조류(석회조류)가 바닷속 암반을 뒤덮어버리면서, 바다 표면이 흰색 또는 붉은색으로 변하는 '바다 사막화' 현상이 확산되고 있다며 대책 마련을 촉구했다.

명 박사 이외에도 이날 국립수목원 손동찬 박사는 '산림식물', 경북대 박재홍 교수가 '육상식물', 서울대 김종성 교수가 '대형 무척추동물'을 주제로 각각 울릉도와 독도의 동·식물 분포 특징을 밝히고, 생물자원의 잠재적 가치를 조사 발표했다.

제2섹션에서는 기후변화와 자연과학을 주제로 울릉도독도해양연구기지 김윤배 대장이 '울릉도·독도 해역의 아열대화 및 해양기후 특성', 도시인숲 제종길 이사장이 '울릉도독도 자연생태연구의 지속가능성과 방향', 홍선기 목포대 교수가 '국외 도서지역의 생물다양성 및 기후변화 사례'를 각각 발표했다.

김성학 경북도 해양수산국장은 "대한민국 최고의 자연생태실험실인 울릉도·독도에서 오랫동안 수십~수백 차례 걸쳐 분포 식물을 조사하고 또 바다 속을 들여다보면서 해양생물을 조사해온 결과를 발표하는 의미있는 학술행사"라며 "경북도는 앞으로도 연구자들의 연구 성과를 토대로 생물다양성의 보존과 관리 대책에 최선을 다하겠다"고 했다.

영남취재본부 박동욱 기자 pdw1201@asiae.co.kr

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