빛의 양자성 대한 재해석 제시 지스트 함병승 교수, 불특정 입자성에 대한 반론 최권범 기자

2020년 05월 12일(화) 20:03

광주과학기술원(지스트)은 전기전자컴퓨터공학부 함병승 교수(광양자정보처리센터장·사진)가 빛의 파동성을 입증해 빛의 양자성(비고전성)에 있어 불특정 입자성에 대한 반론을 제시했다고 12일 밝혔다.

양자역학에서 핵심이론인 ‘빛의 양자성’은 빛이 입자성과 파동성을 동시에 가지고 있다는 의미다.

입자성이란 하나의 물질로서 다른 물질에 충돌하면 충돌된 물질을 움직이게 하는 운동에너지를 갖고 있다는 것이고, 파동성이란 빛의 에너지가 마치 물결처럼 일정한 굴곡을 형성하고 있어서 그 파장으로 인해 여러 가지 색깔을 나타내고 있다는 것이다.

기존 양자역학의 주류이론인 ‘빛의 비고전화(양자얽힘 등)’는 빛이 알갱이, 즉 특정 위상정보를 갖지 않는 입자로 이해됐다.

그러나 함 교수는 빛의 파동성(위상정보)이 빛의 비고전성(양자성)을 결정짓는 핵심원리가 됨을 입증해 미시세계에 국한된 양자역학을 거시세계로 확장할 수 있는 실마리를 제시했다.

함 교수는 빛의 반상관성이 단순히 태양 빛과 같은 불특정 입자쌍으로 구성된 광자쌍에서 나타나는 현상이 아니라, 광자쌍이 특정한 위상 관계를 가질 때 발현될 수 있음을 이론적으로 증명해 빛의 양자성은 빛의 파동성에 그 핵심원리가 있음을 제시했다.

광자쌍은 두 개의 빛 입자가 특정 위상, 편광, 파장 등에 있어 긴밀히 연결된 것을 의미한다.

지스트 측은 이번 연구로 약 100년 전 양자역학 태동기에 등장한 보어, 슈뢰딩거, 아인슈타인 등을 중심으로 한 일명 ‘코펜하겐 해석’을 재점화하는 기폭제가 될 것으로 기대된다고 내다봤다.

이번 연구 결과는 네이처(Nature) 자매지인 ‘사이언티픽 리포트(Scientific Reports)’ 2020년 4월30일자 온라인판에 게재됐다./최권범 기자