한국표준과학연구원(원장 이호성)이 극저온 냉각장치 없이 상온에서 작동하는 단일광자 광원을 19인치 랙형 소형 장비로 구현했다고 18일 밝혔다.
전원만 연결하면 바로 작동하는 '플러그 앤 플레이' 방식이다. 현장 활용성을 높였다.
단일광자 광원은 빛 알갱이인 광자를 하나씩 만들어내는 장치다. 양자통신·양자센싱·양자측정 등 광자 기반 양자기술의 출발점이다.
다만 기존 단일광자 광원은 영하 270도 수준의 극저온 환경, 방 한 칸 규모의 광학 실험대, 숙련 연구자가 필요해 통신 현장·병원·보안 시설 투입에 한계가 있었다.
연구진은 질화갈륨 반도체 기반 단일광자 광원을 상온 플러그앤플레이 장비로 구현했다. 개발 장치는 220V 일반 전원으로 작동하며, 복잡한 광학 정렬 없이 단일광자를 발생시킨다. 19인치 랙형 구조로 제작돼 기존 양자암호통신(QKD) 장비와 연결이 쉽고, 현장 설치·운용에도 유리하다.
연구진은 양자특성 시험서비스와 단일광자 측정 역량을 설계에 반영해 더 순수하고 안정적인 광원으로 개선하고 있으며, 독일 연방물리기술원(PTB), 이탈리아 계량연구소(INRIM) 등 해외 측정표준기관과의 비교·검증 및 EU 호라이즌 과제 협력으로 국제 신뢰성도 높이고 있다.
홍기석 표준연 책임연구원은 “단일광자 광원은 광자 기반 양자기술의 핵심 부품이지만 그동안 극저온 실험실에 묶여 있었다”며 “이번 성과는 상온에서 쓸 수 있는 장비형 광원으로 현장 활용 문턱을 크게 낮췄다는 데 의미가 있다”고 말했다.
이번 성과 기반이 된 광자 추출 효율 향상 연구는 표준연 광도측정그룹과 이욱재 공주대 데이터정보물리학과 교수팀이 공동 수행했으며, 광학 분야 국제학술지 Laser & Photonics Reviews에 게재되었다.
김영준 기자 kyj85@etnews.com
