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새로운 양자상태 발견···양자정보통신에 중요한 열쇠 찾았다

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작성자 빈동솔 작성일20-07-21 21:28 댓글0건

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2차원 자성 물질서 '양자 자성 다체 엑시톤' 확인[이데일리 강민구 기자] 국내 연구진이 전자 1개가 여러 원자에 존재하는 새로운 양자상태를 발견했다.

기초과학연구원(IBS)은 박제근 前 강상관계 물질 연구단 부연구단장팀이 자성을 띤 2차원 물질에서 독특한 신호를 발견하고, 이 신호가 전자 1개가 여러 원자에 나눠 존재하는 양자다체상태의 새로운 엑시톤 임을 알아냈다고 21일 밝혔다.

덩치삼황화린니켈의 결정 구조.<자료=기초과학연구원>
엑시톤은 자유전자와 전자가 빠진 빈자리인 양공으로 이뤄진 입자이다. 광자를 방출하는 양자상태이기 때문에 양자광원이 필요한 양자정보통신에 중요한 열쇠로 거론된다.

이번에 발견한 새로운 엑시톤은 삶과 죽음이 중첩돼 존재하는 슈뢰딩거의 고양이처럼 전자 1개가 여러 원자에 나눠 존재한다. 이 엑시톤은 이론적으로 예측된 적이 없는 새로운 양자현상이다.

연구팀은 2차원 자성물질인 삼황화린니켈에서 파장 여러 개의 주파수와 파형이 일치하는 결맞음성이 강한 엑시톤 신호를 3개 실험으로 확인했다. 이어 신호 데이터를 계산해 이번에 발견한 엑시톤이 양자다체상태임을 규명했다.

2차원 물질은 1차원이나 3차원에서 나타나지 않는 전자 상호작용으로 독특한 물리적 특성을 갖는다. 이번 실험에 사용된 삼황화린니켈은 자성을 지니면서 얇은 2차원 층으로 분리되는 반데르발스 물질 중 하나다.

반데르발스 물질은 층 사이가 반데르발스 결합으로 불리는 약한 전기적 인력으로 묶여져 얇은 원자층으로 분리할 수 있는 물질을 의미한다.

연구팀은 물질에 흡수된 뒤 다시 방출되는 빛을 측정하는 광방출 실험을 통해 2차원 삼황화린니켈에서 결맞음이 강한 빛 신호를 발견했다. 이후 빛의 운동량과 에너지 분산관계를 측정하는 실험을 수행하고, 고체 내 다른 원자들과의 상호작용을 고려한 양자역학적 이론인 다체 이론으로 이 엑시톤 자료를 설명했다.

연구팀은 양자 다체 자성 엑시톤이 근본적으로 새로운 양자상태로, 2차원 물질 양자현상 연구에 기여해 양자정보기술 혁명을 앞당길 것으로 기대했다.

박제근 前부연구단장은 “2차원 물질에서는 특이 양자상태가 드물다”며 “연구진이 개척해서 중요한 연구 분야로 자리매김한 자성 반데르발스 물질 분야에서 다시 선도적인 연구 성과를 내서 이 분야를 주도했다”고 말했다.

연구 성과는 국제 학술지 ‘네이처(Nature)’에 21일 0시(한국시간)에 게재됐다.

강민구 ([email protected])

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QR코드 의무화에 막막… 작은교회에 숨통김태형 선교사가 교회 QR코드 출석을 위해 만든 전자출입명부 시스템 처치큐알닷넷(churchqr.net) 홈페이지. 김태형 선교사 제공
최근 경기도의 A교회는 QR코드로 성도출석을 체크하는 프로그램 개발을 시스템통합(SI) 업체에 의뢰했다. 해당 프로그램을 만들어 저렴한 비용으로 작은 교회에 제공하는 게 목표였다.

이 교회가 프로그램 개발과 보급을 고민한 건 정부가 지난 10일 오후 6시부터 신종 코로나바이러스감염증(코로나19) 확산을 막겠다며 ‘교회 핵심 방역수칙 의무화’ 조치를 실시한 데 따른 것이다. 의무화 조치엔 QR코드로 교회 출입자들의 출입 여부를 확인해야 한다는 내용이 포함돼 있었다.

이후 교회들은 QR코드 도입부터 이용까지 어떻게 해야 하는지 모르겠다며 어려움을 호소했다. 충남의 개척교회 담임인 B목사는 20일 국민일보와 통화에서 “큰 교회야 장비도 있고 QR코드 관련 기술을 아는 성도들도 있다”며 “우리처럼 작은 교회는 재정도 없고 성도들은 QR코드 개념조차 몰라 정부 발표를 듣고 막막했다”고 토로했다.

SI 업체 관계자에 따르면 교회가 QR코드 시스템을 도입하려면 복잡한 과정을 거쳐야 한다. 비용도 부담될 수밖에 없다. 업계에 따르면 QR코드 시스템 도입은 300만원, 온도체크 기능까지 더해지면 1000만원 정도 든다고 한다.

이런 상황에서 한 선교사가 교회 QR코드 출석 및 비대면 사역을 위한 애플리케이션을 만들어 무료로 보급하고 나섰다. 현재 태국에서 사역 중인 김태형 선교사는 갑작스럽게 전자출입명부 시스템을 적용해야 하는 교회를 위해 ‘처치큐알(ChurchQR)’ 앱을 최근 출시했다.

김 선교사는 “처치큐알은 고민과 기도 가운데 2달 전부터 진행 중이던 ‘다음 시대 교회 사역 프로젝트’였다”며 “교회의 복잡한 특징에 맞춘 플랫폼이 필요할 것 같다는 생각이 들어 시작했는데 상황이 급해지면서 일단 교회 QR코드 출석과 전자출입명부 작성 기능부터 오픈했다”고 말했다.

사용 방법은 간단하다. 먼저 교회가 ‘처치큐알넷(churchqr.net)’에 가입한 뒤 등록된 성도들의 정보를 입력하면 QR코드가 생성된다. 각 성도들은 이 QR코드를 통해 출석 체크가 가능하다. 김 선교사는 “이후 예배별 통계, 각종 알림, 온라인 주보, 스마트 요람, 각종 행정 신청 등도 추가해 포스트 코로나 시대 교회 온라인 비대면 사역들을 감당할 수 있는 플랫폼으로 확장하려 한다”고 덧붙였다.

지난 12일 서울 사랑의교회 교인들이 교회 내 설치된 QR코드 안내소에서 전자출입명부 관련 설명을 듣는 모습이다. 연합뉴스
현재 정부는 각 교회에 전자출입명부 시스템 ‘키패스(Ki-Pass)’를 의무 적용하도록 하고 있다. 다만 교회 자체적으로 시스템을 구축했을 경우 등은 예외로 뒀다. 이 경우 지방자치단체 허락이 필수다. 처치큐알도 마찬가지다. 김 선교사는 “처치큐알 역시 사용을 위해선 교회가 지자체 허락을 받아야 한다”며 “키패스와의 차이는 성도 정보에 대한 권한이 교회에 있다는 점”이라고 밝혔다. 그는 “지자체별로 요구하는 성도 정보 항목이 다른 상황에서 성도 정보의 과잉 유출을 막을 수 있다”고 말했다.

김 선교사에 따르면 출시 2주가 지난 지금 200여 교회가 해당 앱에 가입했다. 이 중 70%가 성도 수 100명 미만의 교회로 알려졌다. 김 선교사는 “큰 교회는 자체적으로 시스템을 갖췄다. 작은교회가 사각지대”라며 “코로나19로 힘든 가운데 조금이나마 도움이 됐으면 좋겠다”고 말했다.

황인호 서윤경 기자 [email protected]

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