UNIST, 상온서 작동하는 고체 양자 소재 개발
2021-11-02 차형석 기자
UNIST는 물리학과 김제형 교수팀이 고체 양자 시스템(큐비트 생성 시스템)에서 발생하는 포논(진동입자)의 간섭 문제와 광원 밝기 문제를 동시에 해결하는 기술을 개발했다고 1일 밝혔다.
고체 내 점 결함은 고체 시스템에서 만드는 대표적인 큐비트이다. 원자가 빠진 점 결함의 전자 스핀이나 점 결함이 만든 빛 입자를 광학 큐비트로 활용하는 방식이다. 상온에서 작동하는 것이 큰 장점이다.
하지만 기존 고체 점 결함 기반 큐비트 시스템은 고체 내부의 포논(진동입자)과 불필요한 상호작용을 하는 간섭 문제와 낮은 광 추출 효율 때문에 정보의 신뢰성과 효율 측면에서 한계가 있었다. 이에 연구팀은 단결정 벌크형 소재 대신, 다결정 나노 소재인 탄화실리콘 나노선을 시스템 재료로 사용해 이와 같은 문제를 해결했다.
실험 결과 기존 고품질 단결정 시료보다 30배 이상 밝고 좁은 선폭을 갖는 빛을 확인했다. 빛 파장의 선폭이 좁을수록 포논 간섭 현상이 줄어듦을 의미한다.
김제형 교수는 “이 기술로 상온에서도 기존보다 높은 신뢰성과 효율, 속도를 갖는 양자 컴퓨터, 양자 통신, 센서와 같은 양자 정보 시스템을 확보할 수 있을 것”이라고 덧붙였다.
한편 이번 연구결과는 세계적인 학술지 나노레터스(Nano Letters) 지난달 22일자 온라인 속보로 게재됐다.
차형석기자 stevecha@ksilbo.co.kr