공간에 물질이 없는 상태를 진공이라 한다. 그렇다면 진공은 어떤 물질도 없이 완전히 비어있는 공간일까.

국내 연구진이 진공이 미약한 에너지로 채워져 있다는 사실을 형상화해 입증해 냈다.

안경원 서울대 교수(물리천문학부)와 이문주 박사 연구팀은 나노격자와 단일 바륨원자를 검출기로 이용, 진공에너지의 3차원 공간분포를 형상화하는데성공했다고 10일 밝혔다.

그동안 진공에너지를 간접적으로 측정할 수 있었지만, 진공에너지 분포를 형상화한 것은 이번이 처음이다. 1933년 영국의 이론물리학자 디락은 진공이 완전히 비어 있는 것이 아니라 미약한 에너지로 채워져 있다고 주장했으나, 측정방법의 한계로 인해 형상화하지 못한 것.

안 교수팀은 진공 상태에 놓인 두 거울 사이를 원자 하나가 지나가도록 하고 그 사이에 갇힌 진공에너지를 측정했다. 높은 에너지 준위에 있는 원자들이 진공에너지가 만드는 전자기장에 반응해 빛을 방출한다는 사실을 이용한 것이다.

즉 나노미터 크기 구멍을 통해 바륨 원자 하나하나를 두 개의 거울 사이에 집어넣는 방식으로 원자의 위치를 정확히 제어하면서 원자가 방출하는 광자를 검출, 진공에너지의 3차원 공간분포를 170㎚의 해상도로 형상화해 냈다.

이같은 형상화 기술과 나노미터 수준의 원자제어 기술은 향후 양자통신, 양자컴퓨터 같은 양자정보처리 분야에서 보다 효율적이고 안전한 정보처리를 도울 것으로 기대된다.

안 교수는 "원자물리 및 광학기술을 나노기술과 접목해 지금까지 불가능했던 연구가 가능했다"면서 "향후 새로운 방식의 양자정보처리가 가능해질 것으로 예상됨에 따라 진공에너지 응용에 대한 연구를 지속해 나갈 계획"이라고 말했다.

이 연구결과는 `네이처 커뮤니케이션스(7일자)` 온라인판에 실렸다.

대전=이준기기자 bongchu@ 

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인공지능의 양자 컴퓨터 시대라  인간의 사유방식과 동일하다는 그 체계의 컴퓨터시스텐이도래하는군