핀란드 연구팀이 1000조분의 1줄(J)보다 작은 '젭토줄(zeptojoule)' 단위의 에너지를 측정하는 데 세계 최초로 성공했다.
핀란드 알토대학교 미코 뫼퇴넨 교수가 이끄는 연구팀은 IQM, 핀란드 기술연구센터(VTT)와 공동으로 0.83젭토줄의 에너지를 감지했다고 12일(현지시간) 국제학술지 '네이처 일렉트로닉스'에 발표했다. 1젭토줄은 지구 중력 하에서 적혈구 하나를 1나노미터(10억분의 1미터) 들어 올리는 데 필요한 일의 양과 비슷하다.
연구팀은 초전도체와 일반 전도체를 결합해 제작한 초민감 열 기반 에너지 센서인 열량계를 사용했다. 이 장치에 마이크로파 펄스를 쏘아 보내자, 극저온 상태의 전도체 온도가 미세하게 상승하며 초전도 현상이 약해지는 것을 포착해 에너지를 측정했다.
뫼퇴넨 교수는 "초전도 현상은 온도 상승에 매우 민감하게 반응하기 때문에 이러한 정밀한 측정이 가능했다"고 설명했다.
이번 연구 성과는 양자컴퓨터의 정보 단위인 '큐비트'를 읽어내는 데 활용될 수 있다. 연구팀의 열량계는 큐비트가 작동하는 밀리켈빈(mK) 단위의 극저온 환경에서 동일하게 작동해 시스템 교란을 최소화할 수 있는 장점이 있다.
또한, 우주 암흑물질의 후보로 꼽히는 '액시온' 입자 탐지에도 기여할 것으로 기대된다. 연구팀은 언제 도달할지 모르는 미지의 신호를 감지하는 데 이 기술이 중요하게 쓰일 수 있다고 밝혔다.
이번 연구는 핀란드 나노·마이크로·양자 기술 국가 연구 인프라인 '오타나노'의 시설을 활용해 수행됐다.