나노기술 및 정책 정보

• 목록

교토(京都)대학 대학원 이학연구과, 킨키(近畿)대학 공학부 이학연구과 물리학 과정, 독일 함부르크대학 등의 국제 공동 연구그룹이 원자의 양자적 파(波)의 전달을 관측하고 수치 계산과 비교하는 ‘양자 시뮬레이션’ 연구를 실시함. 본 연구는 레이저 광이 만드는 규칙적인 격자 패턴에 원자를 가두는 ‘광학 격자’를 이용함. 하나의 격자점에 원자를 하나씩 가두고 가두는 힘을 약화시키자, 원자가 광격자 안을 떠돌았음. 연구진은 새롭게 개발한 실험 방법을 통해 이 원자의 운동이, ‘비국소(非局所) 상관’이라는 형태로 양자적 파 전달의 위상 성분에 해당하는 것을 관측하는 데 성공함. 또한 이 양자계에서 원자가 떠돌면 운동 에너지와 상호 작용 에너지가 변화하는데, 각 에너지를 직접 측정함으로써 그 합에 대해 에너지 보존 법칙이 성립하는 것을 실험적으로 확인함. 이는 에너지 보존 법칙에 대한 양자 다체계에서의 세계 최초의 실험적 실증임. 비국소 상관, 에너지 재분배에 있어 실험 결과와 이론 계산 모두가 일치함을 확인함.

본 연구 성과는 ‘Science Advances’ (“Energy redistribution and spatiotemporal evolution of correlations after a sudden quench of the Bose-Hubbard model”) 지에 게재됨.