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이화학연구소(RIKEN) 개척연구본부, Nori 이론양자물리연구실의 국제 공동 연구그룹이 스핀 양자 비트를 사용하여 양자 열역학을 시뮬레이션하여 재현하는 데 성공함. 산업 혁명 이후 열로부터 동력을 창출하는 ‘엔진’과 그 반대의 과정인 ‘냉동기’ 등의 열기관은 현대 생활의 기반이 되고 있음. 최근 이 열기관에 양자 기술을 도입하는 양자 열기관이 주목 받고 있는데, 양자 기술의 최소 구성 단위인 양자 비트는 그자체로 최소의 양자 열기관임. 연구진은 스핀 양자 비트를 이용하여 양자 열기관의 거동을 모의적으로 재현하는 실험을 실시했으며, 그 결과, 엔진과 냉동기에 해당하는 두 개의 열기관 동작 사이에 양자 중첩이 나타나는 것을 발견함. 본 연구 성과는 양자 중첩에 의해 ‘엔진’과 ‘냉동기’ 기능을 고속으로 전환 등 기존의 고전적인 열기관으로는 실현할 수 없었던 기술 개발로 이어질 것으로 기대됨.

본 연구 성과는 ‘Physical Review Letters’ (“Analog of a quantum heat engine using a single –spin qubit”) 지에 게재됨.