리서치 하이라이트

상대론적 양자 움직임을 설명하기 위한 디락 방정식

Nature 463, 7277

디락 방정식(Dirac equation)은 상대론적인 양자 입자의 움직임을 설명하기 위해서 1928년에 Paul Dirac이 만든 것으로, 양자 역학과 특수 상대성 이론이 융합되어 있다. 디락 방정식으로부터 몇몇 특이한 효과가 나타나는데, 이러한 것들에는 빠른 진동 움직임 또는 ‘zitterbewegung’으로써 이론적으로는 잘 설명되어 있지만 실제 입자에서 관찰하는 것은 매우 어렵다. Christian Roos와 공동연구원들은 자유 상대론적 양자 입자(free relativistic quantum particle)와 같이 움직이는 갇힌 단일 이온(single trapped ion)을 이용하여 디락 방정식에 대한 원리 증명 양자 시뮬레이션(proof-of-principle quantum simulation)을 개발하였다. 이 시스템에서 갇힌 이온의 실험적인 파라미터에 대한 높은 레벨에서의 조절은 ‘zitterbewegung’ 및 교과서에서 예를 들고 있는 상대론적 양자 물리에 대한 설명을 가능하게 할 것이다.