리서치 하이라이트

양자 홀 상태에서의 준입자 존재 가능성 확인

Nature 469, 7329

매우 높은 자기장 내의 2차원 상태에 갇혀 있는 전자는 분수 양자 홀 효과(fractional quantum hall effect)로 알려져 있는 독특한 방식의 특성을 가지게 된다. 시스템 내에서 전자와 자기 플럭스 양자수(magnetic flux quanta)는 거의 5/2 정도이며, 이때 나타나는 위상은 독특하며 위상학적으로 보호되는 양자 상태를 가지는 준입자(quasiparticle)를 가지고 있을 것으로 예측되고 있다. 이러한 준입자들은 소위 비-아벨리안 몰 자수 통계(non-Abelian braiding statistics)를 따르며, 이론적으로는 디코히어런스 자유 양자 컴퓨터(decoherence-free quantum computation)가 가능하도록 만들어준다. 하지만, 이러한 준입자가 실제로 존재하는데 대한 결정적인 증거를 확보한 적이 없었다. 전하 값이 전자의 1/4 정도되는 것이 이러한 비-아벨리안 준입자가 가지는 명확한 특징이다. Venkatachalam 등은 양자 분수 홀 장치에서 전하를 측정하였으며, 1/4 대전된 입자의 존재에 대한 새로운 증거를 확보하였다. 이번 연구 결과를 통해서 위상학적 양자 컴퓨터의 실현 가능성이 훨씬 더 높아지게 되었다.