본 연구는 시간에 따라 주기적으로 변하는 환경에서의 비평형 광-물질 상호작용을 깊이 탐구하여 기존 이론의 경계를 확장하고 새로운 광학적 현상을 규명하는 것을 목표로 하고 있다. 현대 광학 이론에서 빛-물질 상호작용은 주로 평형 상태를 기반으로 설명되었지만, 본 연구는 시간 주기적 결정이라는 새로운 플랫폼을 이용해 비평형 상태에서의 독특한 빛-물질 상호작용을 이해하고자 한다.

비평형 빛-물질 상호작용에 대한 탐구는 기존 이론으로 설명되지 않는 자발 방출 여기, 유도 방출 여기, 흡수 붕괴와 같은 현상의 정확한 이해를 가능하게 하고, 나아가 이를 통해 전통적인 광학 이론이 다루지 못한 영역까지 확장될 수 있다. 이와 같은 연구는 빛과 물질의 상호작용을 시간의 차원에서 제어하는 새로운 방법론을 제시함으로써 광학 분야의 근본적 패러다임을 바꿀 가능성을 지니고 있다.

구체적으로, 연구의 목표는 시간 주기적 결정 내 비평형 상호작용을 이론적으로 설명할 수 있는 양자전기역학 이론을 도출하고, 이를 기반으로 시간 주기적 환경에서 나타나는 고유한 광학적 현상을 실험적으로 검증하는 것이다. 이를 위해, 연구팀은 실리콘 포토닉 집적 회로 플랫폼을 활용하여 시간 주기적 결정 내 비평형 상호작용을 시뮬레이션하고, 실험적 환경에서 관측 가능한 형태로 구현할 계획이다. 이는 기존의 빛-물질 상호작용에서 관측되지 않았던 다양한 물리적 현상을 실제로 검증하고, 새로운 메커니즘을 밝혀내는 중요한 연구 방법론을 제공할 것으로 기대된다.

본 연구는 단순히 학술적 호기심을 충족시키는 데 그치지 않고, 향후 광학 및 광자학 분야에서 실질적인 기술적 진보를 이끌어낼 가능성을 내포하고 있다. 예를 들어, 자발 방출 붕괴 혹은 여기의 제어는 향후 양자 광원의 개발에 중요한 역할을 할 수 있다. 또한, 유도 방출 여기와 흡수 붕괴 과정에 대한 이해가 심화된다면 이러한 비평형 상호작용을 기반으로 한 새로운 형태의 광학 소재를 설계하는 데에 기여할 수 있을 것이다.