"자기장 '0'도 정확히 감지"…초정밀 양자센서 한계 돌파

호주 애들레이드대 연구진이 세계 최고 수준의 전자기장 센서 성능을 획기적으로 개선하는 새로운 기술을 개발했다.

26일(현지시간) 애들레이드대 양자나노기술그룹(QuaNTeG)은 초전도 양자 간섭 장치(SQUID)의 성능을 제한해 온 오랜 문제를 해결했다고 밝혔다. 이번 연구 결과는 국제학술지 '피지컬 리뷰 어플라이드'에 게재됐다.

SQUID는 매우 미세한 자기장 변화를 감지할 수 있지만, 자기장이 정확히 '0'인 상태를 식별하는 데 어려움이 있었다. 기존에는 크기가 다른 수백 개의 초전도 고리를 이용해 이 문제를 해결하려 했으나, 이는 장비의 전반적인 감도를 떨어뜨리는 단점이 있었다.

연구팀은 고리 크기를 다르게 하는 대신, 동일한 크기의 고리를 사용하면서 일부를 '조셉슨 접합'이 없는 '빈 고리(bare loops)'로 대체하는 방식을 고안했다. 이 빈 고리들은 회로 내 자기 신호의 흐름을 바꿔, 마치 크기가 다른 여러 고리가 있는 것처럼 작동하는 '합성 면적 확산' 효과를 만들어낸다.

연구를 이끈 주세페 테타만치 부교수는 "최대 감도에 필요한 조건을 유지하면서도 절대 자기장을 식별할 수 있는 새로운 길을 열었다"고 설명했다.

이번 기술 발전은 뇌 영상 시스템, 정밀 의료 진단, 차세대 통신 기술 및 국방 분야 등 다양한 영역에 기여할 것으로 기대된다.

또한 다양한 크기의 고리를 제작할 필요가 없어 향후 관련 장치의 제조가 더 쉽고 저렴해질 수 있다. 연구팀은 해당 기술에 대한 국제 특허를 출원했으며, 상용화를 위한 추가 연구를 진행 중이다.