현재의 기술만으로도 이른바 ‘꿈의 컴퓨터’라 불리는 양자 컴퓨터를 만들 수 있게 됐다.
7일 이이타임스(http://www.eet.com)는 미국 위스콘신대학교 연구팀이 기존 실리콘 성형(fabrication)기술을 이용해 양자 컴퓨터 아키텍처를 시뮬레이션하는 데 성공했다고 보도했다.
이로써 기존 실리콘 반도체 장비를 활용해 고속의 양자 컴퓨터를 제작할 수 있을 것으로 기대된다.
위스콘신대 물리학과 마크 에릭슨 교수 연구팀은 기존 실리콘게르마늄(SiGe) 성형기술을 양자점(quantum dot)과 연결해 양자점들을 배열하는 데 성공했다.
에릭슨 교수팀의 기술은 전자회전으로 발생한 ‘양자 비트(qubit)’를 인코딩해 이들로 하여금 0과 1이라는 이진값을 표현하도록 하는 원리로 돼 있다. 이 기술은 특히 상·하위 2개의 게이트가 수직·수평 터널을 구성, 양자점들이 상호 영향력을 갖도록 했다.
에릭슨 교수는 “기존 방식은 양자의 회전이 부정확해 소수의 양자점만을 활용할 수밖에 없었던 데 반해 이번에 개발한 기술은 수 백만개의 양자점들이 서로 영향을 미치도록 해 처리속도를 크게 높였다”고 설명했다.
이 기술에서는 반도체 칩의 기판으로 쓰이는 후면 게이트가 전자저장소 역할을 하면서 수직 터널을 양자 우물층으로 활용한다. 또 칩의 각 층이 배리어간 절연기능을 담당하며 상위 게이트의 그리드는 정전기 반발력을 발생시켜 양자점 사이를 수평으로 분리시켜준다.
양자점에 전자들을 탑재하면 상위 게이트는 전위의 균형을 맞추기 위해 양자우물층이 있는 터널로 유도되는 현상이 나타나고 전자들은 정전기력 때문에 그리드에 머물게 된다. 이때 양자점간 상위 게이트를 조절해 힘을 약화시키면 인접하는 양자점들끼리 상호 작용하고 이를 이용해 계산을 수행할 수 있게 된다.
에릭슨 교수는 “양자점들을 적당한 위치에 배열하는 기술을 활용하면 양자 컴퓨팅 환경을 충분히 구현할 수 있을 것이라고 믿어왔다”면서 “양자점들 안에서 게이트의 전압을 적절히 통제할 경우 에러를 스스로 복구하는 기능을 갖는 양자 컴퓨터를 만들 수 있다”고 설명했다.
이와 함께 “주파수 발생기능의 한계로 현재 처리속도는 메가헤르츠(㎒)급”이라면서 “기가헤르츠(㎓) 단계에 도달하기 위해 양자 정보의 누출 방지기능을 향상시키는 데 주력하고 있다”고 덧붙였다.
<허의원기자 ewheo@etnews.co.kr>