물리학과 박홍규 교수, 삼성미래기술육성사업 선정
양자암호통신의 기초가 되는 광자(빛 입자) 생성하는 광원 연구 진행 예정
▲ 물리학과 박홍규 교수
이과대학 물리학과 박홍규 교수가 삼성전자가 지원하는 '삼성미래기술육성사업' 연구과제에 선정됐다.
삼성전자는 올 상반기 지원 연구과제로 '양자암호통신용 단일 광자 생성' 등 연구과제 28건을 선정, 발표했다.
이 사업은 2013년부터 10년간 1조 5천억 원을 출연해 기초과학, 소재기술, 정보통신기술(ICT) 등 연구 분야에서 매년 3차례(상·하반기 자유공모, 연 1회 지정테마) 과제를 선정해 지원하는 프로그램이다.
이번에 선정된 과제는 기초과학 14개, 소재 8개, ICT 6개 등으로, 총 388억 5천만 원을 지원한다. 이번 과제를 포함해 지금까지 기초과학 분야 201개, 소재 분야 190개, ICT 분야 198개 등 총 589개 연구 과제에 7589억원의 연구비를 지원했다.
물리학과 박홍규 교수 연구실은 빛의 파장보다 작은 크기의 광공진기, 반도체 나노선, 광결정 구조, 표면 플라즈몬 구조 등 빛과 상호 작용이 강한 나노 구조를 연구하고 있다. 나노 구조에서 나타나는 새로운 물리 현상과 독특한 광학 특성을 발견하고, 이를 이용하여 실용적이고 다양한 응용성을 갖는 나노광소자들을 개발하고 있다. 기초 연구 뿐 아니라 상용화를 위한 실제 소자의 개발에까지 폭넓게 연구를 진행 중이다.
2017년에는 실리콘 나노선에 다공성 실리콘을 부분적으로 삽입하여 빛만으로 전기 신호를 효과적으로 제어할 수 있는 새로운 개념의 나노선 트랜지스터를 개발했다[Nature Nanotechnology 12, 963 (2017)]. 빛으로 전류의 흐름을 제어하고 증폭하여 새로운 방법으로 논리 회로 및 광검출기를 구현했다. 보다 최근에는 유전체로 이루어진 단일 나노실린더 구조에서 빛을 매우 작은 영역에 집속시키는 bound state in the continuum (BIC) 현상을 최초로 실험적으로 관측했다. BIC 현상을 이용하여 기존 소자에 비해 100배 이상 효율이 뛰어난 비선형 나노광소자를 최초로 구현했다 [Science 367, 288 (2020)].
박홍규 교수는 이번 삼성과제를 통해 양자암호통신의 기초가 되는 광자(빛 입자)를 생성하는 광원에 대한 연구를 진행한다. 양자암호통신을 위해서는 통신 파장의 단일 광자를 방출하고 제어하는 기술이 필수적이나 현재 기술로 통신에 사용 가능한 단일 광자 생성은 불가능했다. 박홍규 교수는 가시광 파장의 단일 광자 생성은 비교적 쉽다는데 착안해 가시광 파장의 단일 광자를 통신에서 사용 가능한 단일 광자로 생성하는 연구를 진행할 계획이다. 이 연구는 양자암호통신 등 차세대정보통신 분야에서 널리 활용될 수 있을 것으로 예상된다.