[강민구 교수 연구팀] ‘질량이 무한대인 전자’ 품은 2차원 물질 ‘카고민’ 세계 최초 구현 (Nature Physics 논문 게재)
World’s First Realization of ‘Kagomene’, a Two-Dimensional Material Hosting ‘Infinitely Massive Electrons’
양자컴퓨팅을 비롯한 차세대 양자기술의 핵심은 양자물질에서 나타나는 초전도, 양자자성, 애니온 등의 양자현상을 이용하는 것이다. 하지만 지금까지 발견된 양자현상들은 대부분 극저온에서만 발현되며, 이러한 온도 한계가 양자기술의 실용화에 주된 병목으로 작용해왔다.
서울대학교 강민구 교수 연구팀은 양자물질의 온도 한계를 극복하기 위한 돌파구로서 ‘질량이 무한대인 전자’의 특성을 갖는 새로운 2차원 물질 ‘카고민’을 세계 최초로 구현하는데 성공하였다. 카고민은 널리 알려진 그래핀과 정반대의 특성을 가지는 2차원 물질로, 질량이 무한대인 전자를 통해 높은 온도에서도 양자현상을 발현할 수 있을 것으로 1980년부터 이론적으로 예측이 되어왔으나, 실험적으로 구현된 것은 본 연구가 최초이다.
연구팀은 4세대 방사광가속기를 이용해 카고민에서 발현되는 질량이 무한대인 전자를 직접적으로 관측하였으며, 이러한 매우 무거운 전자의 특성을 기반으로 상온 양자현상의 발현을 예측하였다. 대표적으로 무오류 양자컴퓨팅 기술의 기반이 되는 ‘애니온’ 큐빗은 지금까지 2.5 K 이하의 극저온에서만 구현되어 왔으나 카고민을 이용하면 100배 이상 증가된 280 K 이상의 상온에서도 애니온과 양자컴퓨팅을 구현할 수 있을 것으로 예상된다.
새로운 2차원 물질인 ‘카고민’과 그 안에서 나타나는 ‘질량이 무한대인 전자’ 특성은 양자현상의 온도 한계를 극복하고 양자기술의 상용화를 앞당길 파격적인 돌파구가 될 것으로 기대된다.
이번 연구는 물리학 분야 세계 최고의 학술지인 네이처 피직스 (Nature Physics)에 2026년 10월 15일 게재되었다.
Professor Kang’s research team at SNU has realized a new two-dimensional material “kagomene” for the first time. Kagomene hosts electrons with infinite mass, opening possibilities for overcoming temperature limitations in quantum materials and quantum technologies.
참여연구원: 봉형근 (1저자), 오세현, 한지용, 이현종, 최진혁, 강민구 교수 (교신저자)
사진: 새로운 2차원 물질 카고민과 여기서 발현되는 질량이 무한대인 전자의 모식도