KAIST 신형 레이저: 실온에서 상호 작용하는 양자 입자를 생성할 수 있다

출처: cnBeta.COM
 
외신에 따르면 양자 입자를 만드는 신형 레이저는 잃어버린 에너지를 회수해 효율적이고 저역적인 레이저 응용에 활용할 수 있다.한국과학기술원(KAIST) 과학자들이 실온에서 고도로 상호작용하는 양자 입자를 만들어내는 레이저 시스템을 만들었다.
 
이들의 발견은 '네이처 포토닉스(Nature Photonics)'에 발표됐는데, 이 발견은 에너지 손실이 증가했을 때 더 낮은 역치의 에너지를 필요로 할 수 있다.
 
이 시스템은 KAIST의 물리학자 Yong-Hoon Cho와 동료들이 개발한 것으로, 손상으로 조리한 질소화규소 라이닝 처리된 단일 육각형 미세강으로 발광한다.이 시스템은 실내온도에서 극화음자 레이저를 발생시키도록 설계돼 있는데 이는 보통 저온이 필요하기 때문이다.
 
연구진은 이런 디자인의 또 다른 독특하고 반직관적인 특징을 발견하였다.정상적인 상황이라면 레이저 조작 과정에서 에너지가 손실될 수 있다.하지만 이 시스템에서는 에너지 손실이 증가하면서 레이저를 유도하는 데 필요한 에너지가 줄어든다.이를 이용해 미래의 양자 광학 기기를 고효율, 저역 레이저로 개발할 수 있다.
 
"양자물리 개념을 적용해 패리티-시간 반전 대칭으로 불린다"는 Cho교수는 "에너지 손실을 플러스 요인으로 활용할 수 있는 중요한 플랫폼이다.고전적인 광학 기체와 센서의 레이저 임계 에너지, 양자 기구를 낮추고 빛의 방향을 제어하는 데 쓰인다"고 설명했다.
 
이 플랫폼의 관건은 디자인과 소재다. 육각형의 미강 구조는 빛의 입자를 두 가지 다른 방식으로 나눈다. 하나는 육각형의 위 방향의 삼각형을 통과하고, 다른 하나는 그 아래 방향의 삼각형을 통과한다. 두 패턴의 빛 입자는 같은 에너지와 경로를 가지지만 서로 상호작용하지 않는다.
 
그러나 빛의 입자는 확실히 자극자라고 불리는 다른 입자와 상호작용한다.격자는 반도체제로 이루어진 육각형 미강이다. 이런 상호작용은 극화성자로 불리는 새로운 양자 입자를 발생시킨 뒤 이들이 상호작용해 극화성자 레이저를 발생시킨다.미세강과 반도체 바닥 사이의 손실 정도를 제어함으로써 에너지 손실이 증가함에 따라 역값의 에너지가 작아지는 흥미로운 현상이 나타날 수 있다.