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모스크바 물리기술 대학의 드미트리 폐댜닌과 이탈리아 국립 광학 연구소 마리오 아지오는 다이아몬드 결정격자의 결함을 이론적으로 분석하여, 전기 발광 효과를 기반으로 고휘도의 효율적인 단일 광자 양자 발생기를 제작하는 방법을 발견했다. 이에 대한 논문은 New Journal of Physics 지에 게재되었다 . 양자 통신과 양자 컴퓨터에서 정보 담체인 광자를 실제적으로 이용하려면 광자 발생원이 정확히 한 번에 광자 하나씩을 내 보내야 한다. 광자점을 이용하면 이것이 가능하지만, 광자점이 가열될 경우 그 성질이 급격히 저하되는 문제가 있다. 헬륨이나 질소로 냉각하면 되지만, 비용이 너무 커서 실용성이 없다. 이와 달리 공업용 다이아몬드 조각에 의도적으로 인 원자와 같은 결함을 삽입하여 만든 단일 광자 발생원은 아무 때나 다이아몬드에 약한 전류를 가하기만 하면 단일 광자를 얻을 수 있어 편리하지만, 전기 펌핑을 사용할 경우 성능이 너무나 약한 것이 문제였다. 이번 연구에서 과학자들은 삽입된 결함의 중심을 통해 전자 전류를 흘려보내면 결함이 광자를 하나씩만 내보내는 전기 발광 효과를 기반으로 양자 발생원을 제작할 수 있음을 밝혔다. 이 양자 발생원은 기존의 모든 양자 통신 방법이나 양자 컴퓨터들이 요구하는 것보다 훨씬 더 큰 수치의 광자를 정확히 발생시킬 수 있다. 즉 실온에서 초당 최대 10만 개의 광자를 보낼 수 있다. 게다가 양자점과는 달리 냉각할 필요가 전혀 없고 온도를 200도까지 높일 경우 초당 1억 개의 광자를 내어 보낼 수 있어 실용성이 매우 큰 장점을 가지고 있다. |
