양자 정보 기본 단위인 '양자비트(큐비트)'를 상온에서 생성할 수 있는 새로운 양자 소재가 개발됐다.
UNIST(총장 이용훈)는 김제형 물리학과 교수팀이 고체 양자 시스템(큐비트 생성 시스템)에서 발생하는 포논(진동입자)의 간섭 문제와 광원 밝기 문제를 동시에 해결할 수 있는 기술을 개발했다고 1일 밝혔다.
이 기술은 기존 상온 동작 고체 큐비트 시스템의 고질적 문제인 신뢰성과 효율성 문제를 극복할 수 있다. 영하 270도 극저온에서만 작동하는 양자컴퓨터와 달리 상온에서도 쓸 수 있는 양자 컴퓨터 개발에도 청신호를 켰다.
기존 큐비트 생성 시스템은 고체 내부 포논의 불필요한 상호작용과 간섭 문제로 인해 낮은 광 추출 효율, 정보 신뢰성과 효율 등에서 한계가 있었다.
김 교수팀은 단결정 벌크형 소재 대신, 다결정 나노 소재인 탄화실리콘(SiC) 나노선을 시스템 재료로 사용해 이 문제를 해결했다. 다결정 나노 소재가 기존 정제 단결정 소재와 달리 면 결함이 많다는 점에 주목했다. 점 결함이 면 결함 내에 자리 잡으면 포논에 의한 불필요한 간섭이 줄어든다. 결함으로 결함을 제어하는 '이이제이 시스템'인 셈이다.
정제 단결정 벌크 소재와 달리 나노구조는 광방출에 유리해 밝기가 세지는 장점도 있다. 실험 결과 기존 고품질 단결정 시료보다 30배 이상 밝고 좁은 선폭을 갖는 빛을 확인했다.
김제형 교수는 “다이아몬드 같은 고품질 정제 단결정 소재 대신 철물점에서 흔히 보는 저품질 다결정 소재를 활용한 역발상으로, 상온에서도 기존보다 높은 신뢰성과 효율, 속도를 갖는 양자 컴퓨터, 양자 통신, 센서 같은 양자정보시스템을 확보할 수 있을 것”이라 말했다.
울산=임동식기자 dslim@etnews.com
