양자컴퓨터 실현 가능성, 터븀인듐산화물(TbInO3)

양자컴퓨터 실현 가능성, 터븀인듐산화물(TbInO3)

양자컴퓨터는 양자역학 고유의 특성이 중첩과 얽힘 현상을 활용한 컴퓨팅으로 기존 슈퍼컴퓨터보다 수 백만 배 이상 빠른 연산이 가능하여 미래 산업의 게임 체인저 기술로 주목받고 있습니다. 그러나 양자컴퓨터를 구현하기 위해서는 양자의 중첩과 얽힘 현상이 안정적으로 유지되어야 하는데, 현재 기술로는 절대0도의 극저온 상태에서만 가능합니다. 학자들은 상온에서도 양자의 중첩과 얽힘 현상이 안정적으로 유지되는 소재를 찾기위해 많은 연구를 하고 있습니다. 이에 한국원자력연구원 연구진이 8월 17일 네이처 피직스에 발표한 터븀인듐산화물이 상온에서도 양자의 중첩과 얽힘 현상을 유지할 수 있는 가능성을 실험한 연구결과를 발표하였습니다.

IBM 양자컴퓨터 Cryostat (CES 2020)

목차

상온에서 양자 얽힘 현상 가능한 소재 발견

양자컴퓨터 구현의 어려움

실험 및 결과

양자컴퓨터 관련주

 

상온에서 양자 얽힘 현상 가능한 소재 발견

한국원자력연구원의 연구진이 포함된 국제공동연구팀이 초저온이 아닌 상온에서도 대규모 양자 얽힘 현상이 구현 가능한 양자 소재 후보 물질을 확인하고 이를 국제 학술지 네이처 피직스에 17일 발표하였습니다. 한국원자력연구원의 첨단양자소재연구실 김재욱 박사 연구팀이 소개한 이 소재는 터븀인듐산화물으로 양자컴퓨터 소자로 활용 가능한 양자스핀액상(QSL) 물질이 될 수 있다고 합니다.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

양자컴퓨터 구현의 어려움

양자컴퓨터는 양자역학 고유 특성인 중첩과 얽힘 현상을 활용하여 한 번에 많은 정보를 동시에 처리할 수 있으며, 특정 연산에 대해 기존 슈퍼컴퓨터보다 수 백만 배 이상 빠르게 풀 수 있어 미래 산업의 게임 체인저 기술로 주목받고 있습니다.

그러나 양자 역학의 고유 특성인 중첩과 얽힘 현상을 구현하려면 조건이 매우 까다롭습니다. 온도 변화, 불순물, 외부의 전자기장 등 미세한 외부 자극에도 다양한 오류가 발생하기 때문에 양자 중첩과 얽힘을 안정적으로 유지하려면 절대0도(섭씨 영하 273도) 근처의 극저온을 유지해야 하는 등 까다로운 조건이 필요했습니다.

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실험 및 결과

학계 및 산업일선에서는 극저온보다 더 높은 온도에서 양자 중첩 및 얽힘 현상을 유지하며 양자컴퓨터로 기능할 수 있는 소재를 연구하고 있습니다. QSL(Quantum spin liquid)라고 하는 이 소재는 어떤 물질이 QSL 가능성이 있는지 실험적으로 확인하기 어려운 상태였습니다.

한국원자력연구원 연구팀은 레이저 부유 용융로(레이저로 녹여 구조가 고른 단결정을 제조하는 기기)를 사용해 고품질의 터븀인듐산화물(TbInO3) 단결정을 합성했고, 테라헤르츠 전자기파를 가한 후 광학전도도를 측정하는 분광실험을 수행했습니다. 실험은 극저온에서 상온까지 넓은 온도 범위와 다양한 자기장, 주파수 대역에서 진행되었고, 실험에 방해가 되는 빛의 내부 반사 효과를 없애기 위해 시료의 두께를 정밀히 제어하여 결과치를 측정하였습니다.

연구 결과 특정한 조건하에 터븀인듐산화물(TbInO3)의 광학전도도가 주파수의 제곱에 비례하는 특성을 발견하였습니다. 이러한 특성은 QSL의 대표적 특성이며, 특히 섭씨 27도의 상온에서도 터븀인듐산화물(TbInO3)의 광학전도도 비례 현상을 발견하였습니다.

이 연구 결과를 토대로 연구팀은 터븀인듐산화물(TbInO3) 을 양자컴퓨터 소자로 활용할 수 있는 방법을 연구하는 무오류 양자컴퓨팅용 양자소재 개발을 위한 사업을 추진할 계획입니다. QSL의 오랜 이론적 예측을 실험적으로 검증한 첫 사례인 만큼 향후 양자컴퓨터와 양자 소자 설계에 큰 도움이 되는 연구일 것입니다.

 

양자컴퓨터 관련주

이러한 연구 결과의 발표로 양자컴퓨터와 관련한 주식도 빠르게 움직이고 있습니다. 양자컴퓨터 관련주로는 코스닥시장의 우리로, 텔레필드, 코위버, 케이씨에스, 드림시큐리티, 우리넷, 아이윈플러스, 바이오로그디바이스 등이 있습니다. 관련주식도 함께 살펴보시면 흥미로울 것입니다.

 

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