양자역학적 비고전성의 실용적 의미 및 정량화 방법을 규명해 양자역학 이론의 주요 개념과 실용적 응용성을 연결한 정현석 교수팀 등 연구결과는 물리학 분야 저명 국제학술지 ‘피지컬 리뷰 레터스(Physical Review Letters)’에 2월 1일 게재됐다.(자료제공=서울대 정현석 교수 연구팀)

한국연구재단(NRF)은 서울대학교 물리·천문학부 정현석 교수 연구팀이 양자역학적 비고전성의 실용적 의미 및 정량화 방법을 규명해 양자역학 이론의 주요 개념과 실용적 응용성을 연결했다고 밝혔다.

고전물리학은 뉴턴의 방정식에 따라 주어진 시간에 특정한 위치와 속도로 정해진 궤도를 움직이는 운동을 기술한다.

 하지만 양자역학에 따르면 어떤 물리계는 고전물리학으로는 설명이 불가능한 비고전 상태로 존재한다.
 
특히 양자역학적 유사확률함수가 0보다 작은 음(-)의 값을 가지는 성질을 ‘비고전성’이라고 한다. 이는 어떤 일이 일어날 가능성을 의미하는 확률은 결코 0보다 작은 값을 가질 수 없지만, 양자 유사확률함수는 현실 세계에서의 확률과는 달리 음의 값을 가지는 경우가 존재한다는 것이다.

그러나 이러한 ‘비고전성’이 구체적으로 어떤 실용적 의미를 갖는지 정확히 알려진 것이 없었고, ‘비고전성’을 정량화하기 위해 다양한 시도가 이루어졌지만, 지금까지 통일된 척도는 마련되지 못했다.

12일 정현석 교수 연구팀에 따르면 물리 상태의 비고전성이라는 개념이 직접적으로 양자계측(작은 신호 감지기술)의 유용성을 의미한다는 사실을 규명했다.

또한 실용적 의미를 가진 비고전성의 정량화 척도를 양자계측에 활용하는 변수의 분산(variance)을 최적화하는 방법으로 제안하고, 이렇게 제안한 척도가 양자역학에서 자원을 정량화할 때 요구되는 엄밀한 조건을 모두 만족시킨다는 사실을 증명했다.

정현석 교수는 “이번 연구를 통해 이론적 영역에서 발전한 비고전성의 개념을 실용적 응용에 직접 적용할 수 있는 길을 열었다”고 말했다.

이 연구는 과학기술정보통신부·한국연구재단 기초연구사업의 지원으로 수행됐고, 물리학 분야 저명 국제학술지 ‘피지컬 리뷰 레터스(Physical Review Letters)’에 2월 1일 게재됐다.

저작권자 © 에이티엔뉴스 무단전재 및 재배포 금지