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노벨상 '별난 물질' 현실로..양자소자 활용 기대

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나노선 위상물질 측정기술 개발
표준과학硏 연구성과

[서울=뉴스핌] 김영섭 기자 = # 2016 노벨물리학상은 데이비드 사울리스(미국 워싱턴대), 던컨 홀데인(미국 프린스턴대), 마이클 코스털리츠(미국 브라운대) 교수 3인에게 돌아갔다. 이들은 위상학(topology)이라는 수학적 개념을 물리학에 도입, '별난 물질(exotic matter)'로 불리는 위상물질(topological matter)을 세상에 알렸다. 그로부터 3년, 전 세계는 이론에만 존재하는 이 별난 물질을 현실로 가져오기 위한 연구로 뜨겁다.

한국표준과학연구원(KRISS·원장 박상열)은 독일 쾰른대와 공동 연구로 일반 금속이나 반도체 등과 다른 특성을 지녀 '별난 물질'로 불리는 위상물질의 활용성을 높일 측정기술을 개발했다고 23일 밝혔다.

KRISS 양자기술연구소 서준호 책임연구원과 쾰른대 김건우 연구위원 공동연구팀은 머리카락 1000분의 1 굵기인 나노역학소자의 공진 주파수를 분석, 위상물질의 특성을 측정하는 기술을 개발했다.

연구에 활용된 위상물질 기반 나노역학소자의 모습. 가운데 기타 줄처럼 고정돼있는 부분이 나노선(nanowire)이며 나노선의 공진을 통해 위상물질의 상태를 파악했다. 2019.10.23. [자료=한국표준과학연구원]

연구결과(논문명 "Nanomechanical characterization of quantum interference in a topological insulator nanowire")는 국제학술지 '네이처 커뮤니케이션스(Nature Communications)' 10월 최신호에 게재됐다.

이번 성과는 위상물질 기반 나노역학소자 연구의 세계 최초 결과로서, 위상물질이 이론을 넘어 양자컴퓨팅, 양자통신의 기반인 양자소자로 활용할 수 있음을 시사하고 있다.

위상학은 오랜 시간 수학자들의 전유물이었지만, 최근에는 물질의 위상학적 상태에 대한 발견에 노벨물리학상을 수여하는 등 물리학의 영역을 확장시킬 수 있는 도구로 주목받고 있다.

위상학적 상태를 가진 위상물질은 '구멍의 수'로 상태를 구분한다. 찰흙으로 만든 공을 도넛 모양으로 만들려면 반드시 구멍을 만들어야 한다. 위상학의 세계에서 구멍이 없는 공과 한 개 있는 도넛은 마치 고체와 액체처럼 다른 상태인 것이다. 마찬가지로 반지는 도넛과 다르게 보이지만 구멍이 1개이므로 위상학적으로는 같다고 표현한다.

위상물질로 제작한 전자소자는 온전한 '양자 결맞음' 상태를 가질 수 있어 양자소자로 활용할 수 있다. 하지만 극히 이론적인 개념이었던 위상학을 현실에 적용하기 위해서는 아직 베일에 싸여 있는 위상물질의 특성을 완벽히 이해해야만 한다.

연구팀은 수백 나노미터(nm·1nm은 10억분의 1m)) 굵기의 위상물질 나노선 기반 역학소자를 제작, 위상물질의 가장 중요한 특성 중 하나인 전자상태 밀도에 대한 신개념 측정 기술을 시연하는 데 성공했다. 위상절연체인 비스무스셀레나이드(Bi2Se3) 화합물로 나노선을 만든 다음, 금속 박막 전극에서 수십 나노미터 떨어져 진동하도록 하여 전극을 통해 역학적 공진을 유도 및 측정했다.

나노역학소자는 나노선의 양쪽을 고정하고 띄운 형태로 기타 줄을 연상시킨다. 기타 줄을 튕기면 공진하듯 나노선도 공진을 발생시킬 수 있고 이 때 물질의 위상상태, 즉 '구멍의 수'를 알아낼 수 있다.

극저온에서 나노선 표면의 전자는 양자 결맞음이 잘 유지돼 양자간섭을 보인다.

연구진은 이를 통해 위상물질의 전기적 특성은 물론 상태밀도에 따른 공진주파수 변화까지 동시에 측정하는 데 성공했다. 또 이 같은 실험결과가 나노선의 진동과 그 표면에 존재하는 전자계의 상호작용에 의한 양자현상에 기인함을 이론 계산을 통해서 명확히 밝혀냈다.

KRISS 서준호 책임연구원은 "대표적인 반도체 소자인 트랜지스터가 나오기 전까지 실리콘이라는 반도체 물질의 특성을 파악하는 데에만 수십 년이 걸렸다"며 "이번에 개발한 역학적 공진 기반 측정기술 또한 큐빗, 스핀트로닉스 소자 등 미래 양자소자에 활용할 수 있는 위상물질의 특성을 파악하는 중요한 성과"라고 말했다. 

kimys@newspim.com

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메타, AI 에이전트 '뮤즈' 호평 [서울=뉴스핌] 김현영 기자 = 메타 플랫폼스(종목코드: META) 주가가 9일(현지시간) 뉴욕증시 장 초반 657.86달러까지 오르며 전일 종가 613.48달러 대비 한때 7.23% 급등했다. 전날 저녁 공개한 개인용 AI 에이전트 '뮤즈(Muse)'에 월가 애널리스트들이 긍정적인 평가를 내놓으면서 투자 심리가 빠르게 개선된 결과다. 메타 플랫폼스 로고 조형물 [사진=블룸버그] ◆ AI 투자, 드디어 수익화 시동 메타는 8일 저녁 '뮤즈'를 계층형 소비자 구독 상품으로 선보이며, 그동안 막대한 자금을 쏟아부은 AI 인프라 투자를 소비자 매출로 연결할 구체적인 로드맵을 처음으로 제시했다. 그간 시장에서는 메타의 설비투자가 실질적인 매출 성과로 이어지지 못하고 있다는 우려가 꾸준히 제기돼 왔던 만큼, 이번 발표는 그 답변으로 받아들여지는 분위기다. 실제로 이번 주가 상승은 AI 관련주 전반에 대한 매수세라기보다 메타 개별 종목에 대한 재평가 성격이 짙다는 분석이 나온다. 미즈호증권은 뮤즈가 완성도 높은 기능성과 무료 제공 방식을 앞세워 사용자 유치에 강점을 가질 수 있다고 평가했다. 키뱅크 역시 목표주가 780달러를 유지하며, 시장이 메타의 AI 시장 내 입지와 제품 주기를 여전히 과소평가하고 있다고 진단했다. ◆ 30조 달러 시장을 노리는 메타의 무기 애널리스트들이 메타를 주목하는 배경에는 방대한 소비자 접점이 자리한다. 모간스탠리는 전자상거래·여행·디지털 광고·일상 물류 등을 아우르는 소비자용 AI 에이전트 시장 규모를 약 30조 달러로 추산했으며, 이 시장에서의 성패는 유통망과 소비자 데이터 접근성에 좌우될 가능성이 크다고 봤다. 페이스북, 인스타그램, 왓츠앱, 메신저 등 이용자 기반을 이미 확보한 메타가 이 부문에서 유리한 위치에 있다는 설명이다. 여기에 별도의 선결제 비용 없이 제공되는 점, 전용 보안 가상머신 '뮤즈 시큐어 VM' 등 프라이버시 보호 기능도 초기 사용자 확보에 도움이 될 요소로 꼽힌다. ◆ 신중론도 여전 다만 이번 출시만으로 주가의 지속적인 재평가가 보장되는 것은 아니라는 신중한 시각도 공존한다. 과거 페이스북 쇼핑이나 메타버스 사업이 초기 기대에 미치지 못했던 전례가 있는 만큼, 투자자들은 실제 사용자 확보와 참여도에 대한 증거를 먼저 확인하려 할 것으로 보인다. 키뱅크는 사용자 참여도를 성공의 1차 척도로 보고 수익화는 시간을 두고 뒤따를 것으로 전망했으며, 모간스탠리 역시 뮤즈를 아직 기업가치에 반영되지 않은 장기 수익 상승 요인으로 지목하면서도 확실한 이용 행태 데이터가 관건이라고 덧붙였다. ◆ 알파벳에도 번지는 긴장감 이번 출시는 구글 모회사 알파벳(GOOG)에도 파장을 미칠 전망이다. 쇼핑·여행·일정 관리 등 전통적으로 검색에서 시작되던 소비자 활동이 AI 에이전트로 옮겨갈 가능성이 있기 때문이다. 모간스탠리는 뮤즈가 성공적으로 안착할 경우 검색 시장에 새로운 위협 요인이 될 수 있다고 밝히며, 알파벳이 제미나이 개발 속도를 유지해야 한다는 압박이 커질 것으로 내다봤다. kimhyun01@newspim.com 2026-09-10 00:39
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긍정 영향 종목

  • Lockheed Martin Corp. Industrials
    우크라이나 안보 지원 강화 기대감으로 방산 수요 증가 직접적. 미·러 긴장 완화 불확실성 속에서도 방위산업 매출 안정성 강화 예상됨.

부정 영향 종목

  • Caterpillar Inc. Industrials
    우크라이나 전쟁 장기화 시 건설 및 중장비 수요 불확실성 직접적. 글로벌 인프라 투자 지연으로 매출 성장 둔화 가능성 있음.
이 내용에 포함된 데이터와 의견은 뉴스핌 AI가 분석한 결과입니다. 정보 제공 목적으로만 작성되었으며, 특정 종목 매매를 권유하지 않습니다. 투자 판단 및 결과에 대한 책임은 투자자 본인에게 있습니다. 주식 투자는 원금 손실 가능성이 있으므로, 투자 전 충분한 조사와 전문가 상담을 권장합니다.
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