광학은 빛 또는 빛과 물질과의 상호작용에 대한 학문 분야이고 물리학, 전자기학, 화학, 재료 등 여러 분야와 융합을 통해 계속 발전하고 있습니다. 생명체에서부터 우주에 이르기까지 다양한 분야에 응용되고 광섬유통신과 레이저 홀로그래피와 같이 여러분 일상 생활에 밀접하게 활용되고 있습니다. 이러한 광범위한 광학의 연구 분야에서 우리 물리학과에서는 다음과 같은 연구를 하고 있습니다.

양자역학의 중첩(SUPERPOSITION)과 얽힘(ENTANGLEMENT)를 이용하면 고전정보의 기본단위(bit)인 0 또는 1가 아닌 0과 1의 양자중첩상태 (QUBIT) 로 기술할 수 있고, 이를 이용하여 양자컴퓨팅이나 양자시뮬레이션 고리고 양자암호와 같이 고전적으로는 불가능한 전산, 통신프로토콜을 가능하게 할 수 있다. QUANTUM OPTICS & QUANTUM INFORMATION 연구실에서는 빛의 기본 단위인 광자를 이용하여 양자얽힘상태, 양자이미징, 양자정보와 같은 연구를 진행하고 있다.

양자-나노포토닉스 NANO-PHOTONICS (신희득)

빛이 나노스캐일의 구조물 안에서는 양자적 / 비선형적 상호작용을 일으켜 기존에 볼 수 없었던 새로운 물리적 현상을 일으킨다. QUANTUM NANO-PHOTONICS 연구실에서는 직접 나노공정을 통애 초소형 나노 광소자를 디자인 및 제작하여 양자광자쌍을 생성하고 고 상태를 조작할 수 있는 양자 광집적회로를 개발하여 양자암호통신 등에 활용하려 한다. 또한 나노광소자에서 발생하는 다양한 비선형 현상(브릴루앙산란, 라만산란, OPTOMECHANICS 등)에 대한 연구도 진행하고 있다.

극저온 양자기체 ULTRACOLD QUANTUM GASES (박지우)

양자 시뮬레이터 및 양자 컴퓨터와 같이 고전적 기술의 한계를 뛰어넘는 새로운 양자 기술의 개발을 위해서는, 결맞음 성질 (coherence)이 우수하고 고도로 제어 가능 한 양자 다체계의 생성이 핵심적이다. 우리 극저온 양자기체 연구실은 초고진공 환경에서 나노 켈빈 (nano-Kelvin)의 온도까지 냉각된 원자 및 분자 기체를 생성해 물리학의 여러 난제들에 대한 양자 시뮬레이션을 수행할 뿐만 아니라 큐빗 수의 확장이 용이한 새로운 분자 기반의 양자컴퓨팅 플랫폼을 개발하는 것을 목표로 한다. 

응집 물질의 초고속 현상 및 물성 제어 (김희재)