Quasieigenstate Coalescence in an Atom-Cavity Quantum Composite, Phys. Rev. Lett. 104, 153601 (2010)

안경원/이재형 교수팀은 에너지 손실이 있는 양자 시스템(즉, 열린 양자계)의 중요한 특징 중 하나인 예외점의 존재를 최초로 단일원자-공진기 시스템에서 관측하였다. 손실이 없는 양자 시스템에서 서로 작용하는 두 에너지 준위는 서로 밀쳐내며 교차하지 않는다. 그러나 손실이 들어오게되면 이들 사이에 교차도 가능해 지며, 특정 조건에서는 상호회피와 상호교차의 구분이 없어지며 고유함수가 하나로 융합되는 위상학적인 예외점이 존재한다고 예측되어 왔다. 안경원 교수팀은 기존 연구[안경원 외, Phys. Rev. Lett. 103, 134101(2009)]에서 고전적인 시스템을 이용하여 간접적 방법으로 이 특성을 관측한 바 있다. 이번 연구에서는 원자와 공진기가 상호작용하는 세기를 연속적으로 조절할 수 있는 새로운 방법을 통해 이 특성을 양자 시스템에서 직접 관측하는데 성공하였다. 본 연구는 예외점 근방에서 예측되는 흥미로운 현상을 앞으로 연구할 수 있게 해주고 나아가서는 아직도 이해가 부족한 열린 양자계를 제대로 이해하는데 많은 도움을 줄 것으로 기대된다.


본 연구는 BK21, WCU, NRL의 지원을 받아 이루어 졌다.

URL: http://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevLett.104.153601

DOI: 10.1103/PhysRevLett.104.153601

[참고: 최영운은 2009년 여름 졸업, 강성삼, 임수인, 김욱래, 김정률은 박사과정, 그 중 임수인, 김욱래, 김정률은 BK참여학생 입니다]

[그림설명: 이론에서 예측되는 복소 에너지 평면과 실제 실험에서 원자-공진기 결합상수의 크기에 따라 관측된 복소에너지 준위들]