"퀀텀레이저로 자율주행차 라이다 성능 대폭 개선 가능"

함병승 GIST 교수, 양자얽힘 기초한 기술 제안

라이다. 그림자료. 기사와 직접 관련이 없음.

[아시아경제 김봉수 기자] 자율 주행 자동차의 핵심 기술인 라이다(LiDAR)의 감도와 성능을 훨씬 높일 수 있는 원천 기술이 국내 연구진에 의해 개발됐다.

광주과학기술원(GIST)은 전기전자컴퓨터공학부 함병승 교수 연구팀이 미시 세계에 한정된 기존 양자역학을 광자의 입자성이 아닌 파동성으로 재해석해 거시 세계에서 구현 가능한 퀀텀레이저를 제안했다고 3일 밝혔다.

연구팀은 기존 레이저가 고전적 결맞음 이론에 기초한 빛 다발이라고 한다면 이번에 제시한 퀀텀레이저는 양자 얽힘(물질의 최소단위가 쌍으로 상관관계를 가져 거리에 관계없이 특성을 파악할 수 있는 현상)에 기초한 비고전적 빛 다발로 양자센싱은 물론 양자통신에 있어 최대난제인 단일광자 검출함정을 획기적으로 해결할 수 있다.

무엇보다도 전기자동차의 핵심인 자율주행에 있어 핵심 난제는 라이다의 물리학적 한계에 있는데 이번에 제시한 퀀텀레이저는 양자얽힘 빛 다발을 이용함에 따라 라이다를 퀀텀라이다로 패러다임 전환해 스캔속도, 해상도, 가시거리 등이 동시에 해결될 수 있다.

연구팀이 제안한 거시적 양자 얽힘 기술은 기존 레이저를 그대로 이용해얽힘빛 쌍을 구현하는 것으로, 자체적으로 양자센싱 원리가 거시적으로 구현된 것이다. 단일광자가 아닌 빛 자체를 퀀텀라이다 신호로 쓰기에 기존 라이다의 전반적인 문제를 해결하게 된다.

기존 양자암호통신에서 최대난제는 단일광자에 국한된 검출함정인데 퀀텀레이저는 태생적으로 여기에서 자유롭다. 양자신호생성에 있어서도 확정적이고 기존 검출기를 그대로 사용하기에 사실상 기존 광통신 수준의 양자통신이 가능하게 된다.

함병승 교수는 “현재 양자역학에 핵심이 되는 코펜하겐 해석은 빛이 갖는 입자와 파동의 이중성인데, 그동안 양자역학계는 입자성에 매몰되어 스스로 한계를 자초한 측면이 크다”며 “이제 다른 한 축이 되는 파동성을 연구해 새로운 해석과 시각으로 코펜하겐 해석의 양면성을 확장함은 물론, 기존 정보통신과 호환 가능한 양자정보통신을 생각해야 할 때”라고 말했다.

이번 연구 결과는 국제학술지 '네이처(Nature)' 자매지인 사이언티픽 리포츠(Scientific Reports)에 지난달 31일 온라인 게재됐다.

김봉수 기자 bskim@asiae.co.kr