양자

2023년 8월 29일 대화상자

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코살라 헤라스(Kosala Herath)와 말린 프레마라트네(Malin Premaratne)

빠른 데이터 공유 및 처리에 대한 요구로 인해 무선 통신 시스템에서 더 큰 대역폭을 확보하려는 경쟁이 촉발되었습니다. 이는 대역폭과 데이터 속도가 1년 반마다 약 두 배로 증가한다는 Edholm의 법칙에 의해 설명됩니다. 무선 네트워크가 한계에 가까워짐에 따라 더 빠른 데이터 속도에 대한 탐구로 인해 연구자들은 밀리미터파, 테라헤르츠 및 광 주파수와 같은 더 높은 주파수 대역과 같은 미지의 영역을 탐색하게 되었습니다.

단거리 무선 시스템에는 밀리미터 파장이 채택되었지만 향후 요구 사항에는 더 많은 파장이 필요합니다. 광무선 통신은 높은 대역폭을 제공하지만 안전 규정 및 소음 문제로 인해 어려움을 겪고 있습니다. 테라헤르츠 통신은 일상적인 애플리케이션, 심지어 통합 마이크로프로세서와 같은 칩 규모의 애플리케이션에도 놀라울 정도로 빠른 데이터 속도를 제공할 수 있습니다.

현대 컴퓨팅은 다중 처리 장치가 포함된 소형 장치인 멀티코어 프로세서에 크게 의존합니다. 최근 제조업체들은 더 많은 처리 장치를 추가하고 칩 시스템을 더 작게 만들어 성능을 향상시켜 왔습니다. 이로 인해 작은 공간에 개별 컴퓨팅 부품의 수가 크게 증가하여 부품 간의 연결이 더욱 복잡해졌습니다. 그러나 이러한 부품을 연결하는 기존 방식은 비효율적이며 시스템 속도를 저하시킬 수 있습니다.

이러한 문제를 해결하기 위해 테라헤르츠 범위 내에서 작동하는 무선 통신 방법을 사용하는 흥미로운 솔루션이 등장했습니다. 이러한 방법을 사용하면 시스템의 다양한 구성 요소 간에 빠르고 효율적인 무선 연결을 설정할 수 있습니다. 그러나 이러한 기술을 효과적으로 구현하려면 시스템의 수신기 측 내에서 신호를 처리하기 위한 다양한 구성 요소를 통합해야 합니다. 여기에는 전송된 신호에서 정보를 감지하고 디코딩하는 중요한 작업이 포함됩니다. 더욱이, 수신기 안테나를 테라헤르츠 반송파 신호의 특정 파장에 맞추는 것은 수신기를 소형화하는 데 어려움이 있습니다.

결과적으로 현재 접근 방식에서는 수신기가 부피가 크고 무거우며 신뢰할 수 없는 결과를 낳는 경우가 많습니다. 이러한 한계로 인해 연구자들은 작고 가벼울 뿐만 아니라 전력을 덜 소비하는 혁신적인 수신기 기술 개발에 집중하게 되었습니다.

우리 연구팀은 양자 규모 테라헤르츠 신호 검출기 및 복조기라는 포괄적인 이론적 프레임워크를 공개했습니다. 이 혁신적인 접근 방식은 강렬한 주기적인 구동에 노출되었을 때 전하 캐리어의 양자 거동을 활용합니다. 우리의 연구 결과는 Physica Scripta 저널에 게재되었습니다.

응집 물질 물리학의 영역에서, 양자 물질을 평형 상태에서 멀리 떨어진 상태로 유도하기 위해 빛-물질 상호 작용을 사용하는 것은 평형 환경에서 접근할 수 없는 새로운 양자 위상을 밝히는 데 중요합니다. 일반적으로 인용되는 방법 중에서 Floquet 엔지니어링이 눈에 띕니다. 이 기술을 통해 연구자들은 시스템이 강한 시간 주기 방사선을 받을 때 나타나는 많은 새로운 양자 상태를 탐색할 수 있습니다[1, 2, 3].

Floquet 엔지니어링 덕분에 우리는 2차원 반도체 양자우물 전도성이 특정 범위 내에서 적용된 방사선의 주파수와 선형적으로 연결된다는 것을 보여주었습니다. 우리 연구 결과의 기초는 2차원 반도체에 주기적 구동을 가하면 전기 전도성이 향상된다는 이해에 있습니다.