A tutorial session provides a basic introduction to a new field in physics, especially aimed for students and beginning researchers.
[Note] Usually the lectures will be given in Korean, although the slides are made in English. E (K) represents an ‘English session’(‘Korean session’) where all authors present in English(Korean).

1)E [Condensed-Matter Physics] 원자스케일 결맞음 양자 플랫폼 (Coherent Quantum Platforms at the Atomic Scale) - JANG Wonjun (IBS-QNS), CHUNG Jae-Ho (Korea Univ.)
TIME/ROOM: October 23 (Wednesday) 10:00 - 10:24 / Seminar Rm 6
Invited Speaker: PHARK Soo-hyon (IBS center for Quantum Nanoscience), "Spins on Surfaces: An Atomic Scale Coherent Quantum Platform"

주사터널현미경(STM)을 이용한 개별 원자 단위 조작으로 양자소자의 상향식 설계가 가능해졌다. 나아가 최근 개발된 STM을 이용한 전자스핀공명 분광법으로 표면 위 개별 스핀의 양자상태를 고에너지 분해능으로 조사할 수 있게 됐다. 이 세션에서는 STM을 이용하여 원자 단위 조작으로 구성한 결맞음 양자 플랫폼에 대해서 소개하려고 한다. 먼저 맞춤 제작한 원자나노구조에서 시연한 새로운 여러-큐비트 계를 소개한다. 다음으로는 개별 스핀을 양자 센서로 활용한 원자 정밀도와 10 neV 에너지 분해능 양자센싱 연구를 소개한다.

Atom-by-atom addressability using a scanning tunneling microscope (STM) has enabled bottom-up design of functional quantum devices. Furthermore, recent advance in electron spin resonance equipped in a STM has allowed an atomic scale characterization of quantum states of individual spins on surface with a high energy resolution. In this tutorial, we aim at an introduction to coherent quantum platforms crafted atom-by-atom using an STM: First, a noble multi-qubit system using tailored atomic nanostructures on a surface, driven and read out in an all-electrical fashion. Second, utilization of single spins for sensing quantum objects at an atomic precision and with a 10 neV energy resolution.

2)K [Condensed-Matter Physics] 스타 물질, 카고메 (Kagome the Star Material) - 김재훈 (연세대), 민홍기 (서울대)
TIME/ROOM: October 23 (Wednesday) 10:00 - 10:48 / Seminar Rm 4
초청연사: 김기훈 (서울대)

최근 Kagome 물질이 고체물리의 최전선에서 집중적인 연구 대상으로 떠 올랐다. 이 물질은 일본의 전통적인 바구니 형태를 띄고 있어 해당 명칭이 붙었으며, 단일 물질 상에서 가장 다양한 고체물리학적 현상들이 집결되어 있는 물질이다. 초전도, 전하밀도파 (CDW), 플랫밴드(Flat Band), 디락점(Dirac Point), 마요라나 물리(Majorana Physics), 양자 액체 상태 (Quantum Spin Liquid State) 등의 현상이 실험적으로 관측되었거나 이론적으로 예측되어 있어 일명 All-in-One Material 혹은 이러한 인기도를 감안하여 Star Material이라고도 하는데, 실제 Daivd’s Star 모양이 CDW 상에서 나타나기도 한다. 본 튜토리얼에서는 이러한 첨단 양자 물질의 선두 주자로 부상하는 Kagome 물질군 전체에 대하여 넓은 시각의 관점을 제공하고 각각의 물성 발현은 물론 이러한 물성들이 집결될 때 나타나는 총체적 물리 현상에 대한 이해의 첫걸음을 돕고자 한다.

Recently, Kagome materials have emerged at the forefront of condensed matter research. These materials’ structural motif is derived from the weaving pattern of traditional Japanese baskets-hence the name Kagome. Surprisingly, these materials form one single platform in which multiple novel quantum phases, such as superconductivity, charge density wave (CDW), flat bands, Dirac points, Majorana physics, and quantum spin liquid states, are simultaneously present and are mutually interacting. As such, Kagome materials are often called “all-in-one materials” or sometimes “the star material” (especially in that their CDW phases exhibit a structural pattern of “David’s star”). This tutorial is aimed at providing a broad overview of the Kagome materials and at assisting newcomers in their first steps toward understanding the myriad physical properties of Kagome materials, not only individual novel features but also their metamorphosis into novel collective quantum phenomena.

3) K [Applied Physics] 최신 응용물리 방법론 (Current Methods of Practicing Applied Physics) - 최우석(성균관대), 문걸(전남대), 김지영(KIST)
TIME/ROOM: October 22 (Tuesday) 16:00 - 17:36 / (Yeosu World Expo Memorial Hall) Grand Hall 1
초청연사: 신희준(PAL), 김기강(성균관대), 양찬호(KAIST), 이두용(경북대)

이 튜토리얼에서는 응용 물리학 분야의 실험적 접근 방식에 대한 최근 연구 동향을 소개한다. 물리학 연구를 수행하는 세부적인 방법을 이해하는 것은 연구의 성공에 가장 중요한 요소 중 하나이다. 이 튜토리얼에서는 시료 제작, 구조적, 전자적 특성 분석 및 분광학 등을 다룬다. 기본 개념부터 최첨단 접근 방식 개발에 이르기까지 다양한 실험 도구에 대한 포괄적인 검토와 관점을 제공한다. 이 튜토리얼을 통해 참가자들은 응용 물리학이 현재 실제로 어떻게 탐구되고 있는지에 대한 심층적인 이해를 얻게 될 것으로 기대한다.

In this Tutorial, we introduce recent research trends in experimental approaches within the field of applied physics. Apparently, understanding the detailed methods of practicing various investigations is of prime importance in the success of the research. The scope of this tutorial encompasses sample growth, structural and electronic characterization and spectroscopy. It provides a comprehensive review and perspective on various experimental tools, ranging from basic concepts to state-of-the-art development of the approaches. Through this tutorial, participants will gain an in-depth understanding of how applied physics is currently being explored in practice.

4) K [Plasma Physics] 핵융합 R&D를 위한 디지털 트윈 기술에 관하여 (Digital Twin Technology for Fusion R&D – What, Why, and How?) - 나용수(서울대), 김현석(KFE)
TIME/ROOM: October 23 (Wednesday) 10:00 - 10:48/ (Yeosu World Expo Memorial Hall) Meeting Rm 1
초청연사: YOON Eisung (UNIST), KWON Jae-Min (KFE)

실험 및 시뮬레이션 데이터의 분석 및 시각화, 통합 시뮬레이터 플랫폼, 인공지능을 위한 데이터 생산, 핵융합로 디자인 등의 다양한 장점을 가지는 디지털 트윈 가상 핵융합로 개발의 현황을 알리고 기초적 지식을 교육하여 많은 연구자들의 연구 참여를 고취하고자 함.

We aim to inform about the current state of digital twin virtual fusion reactor development, highlighting its various advantages such as the analysis and visualization of experimental and simulation data, integration of simulator platforms, data generation for artificial intelligence, and fusion reactor design. By providing foundational knowledge, we seek to inspire and encourage the participation of many researchers in this field.

5) K [Semiconductor Physics] 저차원 소재 기반 인공지능 컴퓨팅 (Low-dimensional Material-based Artificial Intelligence Computing) - 류상완 (전남대), 안상민 (전북대), 박혜성 (고려대), 김기강 (성균관대)
TIME/ROOM: October 23 (Wednesday) 10:00 - 10:48/ Seminar Rm 5
초청연사: YU Woo Jong (SKKU), CHOI Jaesung (KIAS)

인공지능의 발전은 최근 눈부신 성장을 이루었습니다. 초기에는 단순한 규칙 기반 시스템에서 시작하여 현재는 머신러닝(기계 학습)과 딥러닝(심층 학습)을 넘어, 대규모 언어 모델(트랜스포머 모델)을 활용한 고도로 복잡한 알고리즘으로 발전하였으며, 이를 처리하기 위한 GPU 기반의 반도체 소자의 성능도 크게 발전하였습니다.
본 강연에서는 차세대 AI 기술로 주목받고 있는 저차원 반도체 소재를 이용한 Neuromorphic 전자 소자, 소재, 소자 배열 및 시스템에 대해 다룹니다. 또한, 동적 데이터를 효율적으로 처리하기 위한 인공지능 컴퓨팅 방법인 Reservoir computing의 동향 및 알고리즘에 대해 강연을 진행할 예정입니다.

The advancement of artificial intelligence has achieved remarkable growth recently. Initially starting with simple rule-based systems, AI has now evolved through machine learning and deep learning into highly complex algorithms utilizing large-scale language models (transformer models). Concurrently, the performance of GPU-based semiconductor devices used to process these algorithms has also significantly improved.
This lecture will cover the use of low-dimensional semiconductor materials for neuromorphic electronic devices, including materials, devices, arrays, and systems. Additionally, it will address the trends and algorithms of reservoir computing, an AI computing method that has recently gained attention for efficiently processing dynamic data.

6) K [Astrophysics] 다중 대역 중력파 천체물리학 (Multi-band GW Astrophysics) - 김영민(한국천문연구원), 김진호(한국천문연구원), 곽규진(UNIST)
TIME/ROOM: October 23 (Wednesday) 10:00 - 10:48 / (Yeosu World Expo Memorial Hall) Meeting Rm 3
초청연사: 김정리(이화여대)

지구상의 킬로미터급 레이저 간섭계는 중성자별 혹은 블랙홀 충돌로부터 방출된 우주 중력파 신호를 20-2000 Hz 대역에서 관측할 수 있다. 세계 각국에서 펄서 타이밍 어레이와 우주 중력파 망원경 등 nHz, mHz 혹은 0.1 Hz 대역에서의 중력파 관측을 목표로 하여 관련 이론, 자료분석, 기기 개발 연구가 활발하다. 2015년 GW150914 발견 후 약 10년을 맞이하여 다중 대역 중력파 관측의 의미, 국제 기기 개발 노력을 소개하고 블랙홀의 성질, 상대성 이론 검증 등 다중 파장 중력파 관측이 필요한 난제들을 논의한다.

Kilometer-scale laser interferometers on Earth are sensitive to gravitational wave (GW) signals in the 20-2000 Hz range, originating from neutron stars and/or black holes. There are international efforts to observe GWs in the nHz, mHz, or 0.1 Hz bands using pulsar timing arrays or space-based laser interferometers. Theoretical studies, data analysis schemes, and instrumentation are actively being pursued. As we approach the tenth anniversary of the discovery of GW150914, I will introduce the implications of multi-band GW observations and international R&D efforts. Additionally, I will discuss significant questions that may be tackled on by multi-band GW observations, such as understanding black hole properties and testing general relativity.

7) K [Biological Physics] 자기공명영상, 자기공명분광, 자기공명분광영상 – 기본 원리와 의생명 연구에서의 응용 예 (MRI, MRS, and MRSI – The Basic Principles and Biomedical Applications) - 김하진(UNIST)
TIME/ROOM: October 23 (Wednesday) 10:00 - 10:48 / Seminar Rm 3
초청연사: KIM Hyeonjin (Seoul National University)

핵자기공명(nuclear magnetic resonance (NMR))을 생체에 적용하는 생체 핵자기공명(in vivo NMR)은 크게 자기공명영상(magnetic resonance imaging (MRI)), 자기공명분광(magnetic resonance spectroscopy (MRS)), 그리고 자기공명분광영상(magnetic resonance spectroscopic imaging (MRSI))으로 분류될 수 있다. 본 튜토리얼 세션에서는 이 세 기법들의 기본 원리와 의생명 연구에서의 응용예를 소개하고자 한다.

In vivo nuclear magnetic resonance (in vivo NMR) aims to apply the NMR techniques to living organs. It may be classified into magnetic resonance imaging (MRI), magnetic resonance spectroscopy (MRS), and magnetic resonance spectroscopic imaging (MRSI). In this tutorial session, the basic principles and biomedical applications of these three techniques are introduced.