▲ 유리섬유에 갇힌 원자 모식도 (출처 : 미리안).

오스트리아의 연구진이 양자통신의 핵심인 빛의 이동속도를 제어할 수 있는 소재에 대한 실험에 성공했다

비엔나 공과대학 연구진은 원자를 유리 섬유광에 결합함으로써 광속도를 180km/h로 줄이거나 빛을 완전히 멈추게 하고, 다시 복귀시키는 실험에 성공했다고 지난 8일 phys. 온라인판에서 밝혔다.

향후 먼거리를 순간이동해 양자정보를 전달하는 미래 유리섬유기반 양자 인터넷에서 매우 중요한 역할을 할 것으로 보인다.

빛의 속도는 초당3억미터로 항상 일정하다. 또한 빛의 속도로 이동해 제자리를 유지 할 수가 없으며 만약 빛이 유리나 물 같은 매체로 전송되면 매체와의 상호 작용으로 속도가 느려진다. 연구진은 유리섬유와 광을 결합시켜빛의 속도를 180Km/h를 유지하게 했다.

비엔나 공과대학 연구진은 세슘원자를 초박형 유리섬유에 결합시켰다. 세슘원자가 레이저광을을 흡수하면 낮은 에너지 준위에서 높은 에너지 준위로 이동하는데 흡수된 에너지는 이 두준위간의 에너지 차이와 일치한다. 하지만 이렇게 흡수된 빛은 다시 복귀하는 것이 불가하다.

그래서 연구진들은 추가 제어 레이저를 사용해 고에너지 준위를 제3원자상태와 결합 시켰다.
“이러한 세 양자상태 사이의 상호작용은 광자가 흡수되어 임의로 방출되는 것을 방지하며 일정시간동안 저장이 될수 있다”고 연구진은 말했다.

빛이 정상적으로 약 0.5km 이동하는 2마이크로 후에, 제어레이저를 통해서 결합된원자가 광을 유리섬유로 방출하는데 사용되는데 정확히 같은 곳에 머무르는 광자의 속성은 통신에 있어 매우 중요한 조건이다. 유리섬유는 광자를 저장해 먼저리 양자 통신에 대한 중요한 도움을 줄 것 이라고 연구진은 전했다.

Arno Rauschenbeutel 비엔나공과대학 양자과학 및 기술센터 교수는 “이미 전세계적으로 유리 섬유망이 존재하고 있어 양자를 기계적으로 정보 전송시키기에는 유리섬유 기술의 선택은 아주 매력적인부분”이라고 밝혔다.

이어 “양자 물리는 송신자와 수신자 간의 연결 고리를 만들어주고, 이들 사이의 도청을 불가능하게 한다. 양자 물리의 기본 법칙은 이들 사이의 정보가 흘러나올 수 없음을 확인해준다”고 밝혔다.