국내 연구진이 위상 절연체를 이용한 초전류 소자로 양자 상태를 안전하게 보존할 수 있는 차세대 양자 컴퓨터 제조기술을 개발했다.
광주과학기술원(GIST 총장 문승현)은 도용주 물리·광과학과 교수가 김봉수 KAIST 교수팀과 공동으로 위상 절연체를 이용한 초전류 트랜지스터를 사용해 거시적 양자투과 현상을 관측했다고 8일 밝혔다.
거시적 양자투과 현상은 양자 상태를 가둘 수 있는 양자 우물이 초전류 트랜지스터 내부에 존재한다는 증거다. 이를 관측한 것은 안전하게 양자 상태를 보존할 수 있는 양자 컴퓨터를 구현할 수 있다는 사실을 확인한 셈이다.
공동 연구팀은 은-셀레늄(Ag2Se) 위상절연 나노선 위에 초전도 알루미늄 전극을 증착해 위상 초전류 트랜지스터를 제작한 뒤 나노 소자에 흐르는 초전류의 임계 전류를 측정했다. 그 결과 절대온도 0.8 켈빈 이하에서 초전류의 거시적 양자투과가 발생하는 현상을 관측했다.
수 마이크로미터(㎛) 이상의 크기에서 양자 투과가 발생하는 거시적 양자투과 현상은 극저온 상태의 초전도체나 초유체에서 볼 수 있다. 이번 연구에서 거시적 양자투과 현상을 관측한 절대온도 0.8 켈빈은 기존의 나노 초전류 소자와 비교할 때 최고 임계 온도에 해당한다.
도 교수는 “위상 초전류 소자를 이용한 차세대 양자 컴퓨터 구현에 한발짝 가까이 다가간 연구 결과”라며 “향후 초전류 양자 우물에서 발생하는 에너지 양자화를 조절하는 연구를 계속할 계획”이라고 말했다.
광주=김한식기자 hskim@etnews.com
