50년만에 확인된 '스핀구름'의 존재

[아시아경제 황준호 기자] 국내 연구진이 스핀 구름의 존재를 규명해냈다. 금속과 반도체 안에서 불순물의 자성을 가리는 스핀 구름의 존재 여부가 50년만에 입증되면서 새로운 양자정보 소자의 개발 등이 가능해질 것으로 예상된다. 카이스트는 심정민 물리학과 박사과정 학생의 연구 논문에 대해 12일 이같이 소개했다.

연구팀은 일본 이화학연구소와 홍콩성시대학의 연구진들과 공동 연구를 통해 마이크로미터(10-6 미터) 크기에 달하는 스핀 구름의 존재를 포착했다. 연구팀은 반도체에 불순물 스핀을 생성하고, 불순물 주변에 전기장을 낼 수 있는 양자소자를 제작해 꾸몄다. 또 100mK(밀리켈빈)의 낮은 온도에서 전기 신호를 관측해 스핀구름을 측정했다. 연구팀은 측정 결과, 스핀 구름의 크기와 공간 분포는 이론 예측과 일치했다고 밝혔다.

심흥선 교수는 "스핀 구름의 존재 입증은 학계의 숙원으로, 이번 연구에서 스핀 구름이 발견된 만큼 스핀 구름에 대한 후속 연구들이 활성화될 것으로 기대한다"라며 "스핀 구름을 전기적으로 제어해 미해결 자성 문제들을 이해하는 데에 활용할 수 있을 뿐 아니라, 스핀 구름의 양자 얽힘 특성을 기반으로 해 차세대 양자정보 소자를 개발할 수 있을 것"이라고 말했다.

황준호 기자 rephwang@asiae.co.kr