이상윤 연구실은 물리광과학과를 기반으로, 고체 내 점결함을 활용한 양자정보과학 및 양자기술 연구를 선도하고 있습니다. 연구실의 주요 연구 분야는 실리콘 카바이드(SiC), 다이아몬드 등 넓은 밴드갭 반도체 내 점결함을 이용한 단일 광자 소스, 스핀 큐비트, 양자 메모리 등 차세대 양자 소자 개발입니다. 이를 통해 양자컴퓨팅, 양자통신, 양자센싱 등 다양한 양자정보처리 응용 기술의 실현을 목표로 하고 있습니다. 연구실은 점결함의 광학적 및 전기적 제어, 고해상도 이미징, 개별 결함의 위치 제어 등 첨단 실험 기술을 바탕으로, 실질적으로 확장 가능한 양자 하드웨어 플랫폼 구축에 집중하고 있습니다. 최근에는 딥러닝 기반 단일 광자 에미터 판별, 전기적 제어가 가능한 단일 광자 소스 개발, 점결함의 광학 및 전자적 특성 분석 등 혁신적인 연구 성과를 내고 있습니다. 이러한 연구는 양자정보과학의 실용화와 상용화에 필수적인 기반 기술을 제공하고 있습니다. 또한, 연구실은 양자광학 및 양자통신 응용 연구에도 적극적으로 참여하고 있습니다. 단일 광자 소스와 점결함 큐비트를 활용한 양자 키 분배, 양자 메시지 인증, 양자 서명 등 다양한 양자암호 프로토콜의 실험적 구현과 성능 검증을 수행하고 있습니다. 실험적으로는 다양한 양자 키 분배 프로토콜의 내구성 및 보안성 평가, 벨 상태 측정, 다광자 얽힘 상태 생성 등 양자정보처리의 핵심 기술 개발에도 앞장서고 있습니다. 연구실은 양자 측정의 기하학적 위상, 양자 스티어러빌리티, 비국소성 등 양자역학의 근본적 현상에 대한 이론적·실험적 연구도 병행하고 있습니다. 이를 통해 양자정보과학의 기초와 응용을 아우르는 폭넓은 연구를 수행하며, 국내외 다양한 연구기관 및 산업체와의 협력을 통해 양자기술의 실용화와 산업화에도 기여하고 있습니다. 이상윤 연구실은 첨단 물리학, 재료과학, 광학, 인공지능 등 다양한 학문 분야와 융합하여, 미래 양자정보사회 실현을 위한 핵심 원천기술 개발에 앞장서고 있습니다. 연구실의 연구 성과는 양자컴퓨팅, 양자통신, 양자센싱 등 차세대 정보기술의 혁신을 이끌고 있으며, 국내외 양자과학기술 발전에 중요한 역할을 하고 있습니다.