2개의 빛 광선이 교차하게 되면 어떻게 될까?
다들 아시겠지만, 광자들이 번쩍이며 튕겨져 나갈일도 없고, 그다지 재미있을 만한 일도 일어나지 않습니다.
하지만 MIT와 하버드 대학의 연구팀에 의해 광자가 "상호 작용"을 하고 있는 것으로 이번에 확인되었습니다.
혹시 광선 검 같은 꿈의 무기도 현실이 될 수 있을지도 모르겠습니다.
통과되지 않고 광자들이 결합한다?
이 연구를 이끌어온 MIT의 블라단 불르틱 교수는 "광자 하나 하나를 상호 작용시키는 것은 과학계의 오래된 꿈"이라고 말합니다.
연구팀은 미약한 레이저를 초저온 루비듐(원자번호 37번의 원소) 원자로 된 고밀도의 구름에 쏘았습니다.
그러자 광자는 이 구름을 그냥 통과하는 것이 아니라 반대로 결합하기 시작했다고 합니다.
일반적으로 광자는 질량이 없으며, 광속(초속 30만km)로 이동하게 되는데요.
그러나 실험에서는 광자가 전자의 질량에 의한 마찰로 결합하는 것을 발견했습니다.
이때의 광자는 보통때보다 10만배나 더 느려졌다고 합니다.
게다가 구름을 빠져나간 뒤에도 결합을 유지했으며, 통과할때의 "기억(혹은 기록)"도 가지고 있었습니다.
양자 컴퓨터 실현의 열쇠
같은 연구팀의 세르지오 칸투 박사에 따르면, 광자가 매체를 통과하는 과정에서 어떠한 일이 일어나면 광자는 탈출 당시를 "기억(기록)하게 된다"라고 말합니다.
이 현상은 상호 작용하는 광자들이 강하게 얽혀있는 것이라 생각할 수 있는데요.
이것은 양자 컴퓨터를 실현하는데 있어서 핵심적인 특징이라고 합니다.
광자는 장거리를 엄청난 속도로 이동할 수 있습니다.
지금도 광섬유 등을 통해 정보를 전달하기 위해 빛이 사용되고 있습니다.
"광자가 서로 영향을 미칠 수 있고, 그것들을 서로 엉키게 만들 수 있다면, 이 특성을 이용하여 양자 정보를 편리한 방식으로 송신할 수 있게 될겁니다." 라고 불르틱 교수는 말합니다.
향후의 연구 목표는 광자에 반발 작용과 같은 상호 작용이 가능한지 여부를 연구하는 것이라고 합니다.
이것이 가능하다면 광자는 당구 공처럼 충돌하여 서로 흩어지게 할 수도 있을지도 모른다고 합니다.
"실질적으로 무엇을 기대할 수 있을지는 아직 모르겠습니다.
광자에 반발력이 있다면, 빛의 크리스탈 같은 패턴을 만들수도 있지 않을까요? 아니면 어떠한 일이 벌어지게 될까요? 전혀 알 수 없는 영역입니다." 라고 불르틱 교수는 말했다고 합니다.
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