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삼성미래기술육성사업 지원으로 진행된 이길호 포스텍 물리학과 교수 연구팀은 마이크로파 세기를 이론적 한계인 1초간 측정기준 1아토와트(100경분의 1와트) 수준으로 검출할 수 있는 초고감도 검출기를 개발했습니다. 이번 연구는 미국 레이시온 비비엔사, 하버드대학교, 매사추세츠 공과대학교, 스페인 바르셀로나 과학기술연구소, 일본 물질재료연구기구와의 협업으로 진행되었습니다.

이 연구는 차세대 양자정보기술 상용화를 위한 원천 연구로 인정받아 최상위 국제학술지인 네이처에 게재되었습니다. 마이크로파는 전자기파의 한 종류로, 전자레인지 등 다양한 분야에서 사용되고 있습니다. 최근에는 양자컴퓨팅과 양자정보통신 등 양자정보기술에도 활용 가능하다는 것이 알려져, 초고감도로 마이크로파를 검출하는 연구가 활발히 진행되고 있습니다.

기존의 마이크로파 검출기인 볼로미터는 마이크로파를 흡수한 후 열로 변환해주는 소재와 발생한 열을 전기 저항으로 변환해주는 소재로 구성되어 있습니다. 이를 통해 전기 저항의 변화를 측정해 마이크로파의 세기를 파악하는 것입니다. 그러나 볼로미터는 실리콘이나 갈륨비소와 같은 반도체 소자를 사용하기 때문에, 정밀한 세기 측정이 어렵고 검출 한계가 1초간 측정 기준 1나노와트(10억분의 1와트) 수준으로 한정되어 있었습니다. 연구팀은 이 한계를 극복하기 위해 볼로미터의 소재와 구조를 혁신하였습니다. 반도체가 아닌 그래핀을 사용하여 마이크로파를 흡수하는 소재를 개발하여 세기를 더욱 정밀하게 측정할 수 있게 되었습니다.

이번 연구결과는 새로운 초고감도 마이크로파 검출기의 개발로 양자정보기술 분야에서의 응용에 큰 기대를 주는 것으로 평가되며, 기존의 한계를 돌파한 기술적 혁신으로 주목받고 있습니다.

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