양자컴퓨터 실용화 앞당길 물질 제어기술 개발 스핀트로닉스 소자 및 양자컴퓨터 소재로 활용 가능해 물리적 작용 통해 에너지 손실 없이도 전자의 스핀상태 제어 |
□ 최근 이세돌 9단과 구글의 인공지능 알파고간의 바둑 대결, 애플과 미국 연방수사국간에 아이폰 암호 해독 문제 등의 사례를 통해 양자컴퓨터로 대표되는 미래형 컴퓨터 개발에 대한 관심이 고조됐다.
□ 양자컴퓨터는 노벨물리학상(1965년) 수상자인 리처드 파인만 교수에 의해 1982년에 그 개념이 제안됐으며, 반도체가 아닌 스핀을 기억소자로 활용하는 것으로 알려져 있다. 이 양자컴퓨터의 소재로 주목 받고 있는 위상절연체* 표면의 전자특성을 제어할 수 있는 새로운 방법이 발견됨에 따라, 위상절연체를 활용한 스핀트로닉스** 소자 개발 및 양자컴퓨터 실용화에 한 걸음 더 다가서게 될 전망이다. * 위상절연체(位相絶緣體, Topological Insulator) : 내부는 절연체지만 표면에서는 전기가 흐르는 특징을 가진 물질. 표면 또는 2차원 상태에서는 에너지 손실 없이 전기 전도가 가능하기 때문에 최근 저전력 소자 개발 연구에 활용됨.(용어설명4) |
** 스핀트로닉스(Spintronics) : 전자(電子)의 자기(磁氣)적인 회전을 말하는 스핀(Spin)과 전자공학(Electronics)의 합성어로, 전자의 전하와 스핀정보를 이용해 전자의 이동을 제어하는 전자공학. |
□ 김해진 박사 연구팀은 3차원 위상절연체 물질로 주목받고 있는 비스무스셀레나이드(Bi2Se3)에 비스무스 층을 삽입하는 방법을 통해 표면의 반데르발스 갭(Van der Waals Gap)을 확장시킴으로써 전자도핑 효과를 만들어내고 이로 인한 궤도자성의 특성을 갖게 할 수 있음을 밝혀냈다. - 위상절연체의 전자특성을 제어하기 위해서는 물질의 전자띠(Electron Band)의 강한 에너지 변화가 필수적이어서 스핀제어에 어려움이 있었다. 그러나 이번 연구로 전자의 스핀 상태를 제어할 수 있을 뿐만 아니라, 에너지를 거의 사용하지 않고도, 빛의 속도로 전자전도가 가능한 디락전자(Dirac Electron)의 전도도를 제어할 수 있게 되었다. - 또한 양자상태로 저장된 정보가 외부로 빠져 나가지 않고, 큐비트 안에 계속 유지하도록 해주기 때문에, 큐비트의 안정성을 중시하는 양자컴퓨터 실용화에 한 걸음 가까워지는 학문적 해결책을 제시한 것으로 평가 받는다. □ 이번 연구결과는 세계적인 과학잡지 네이처에서 발행하는 상위 5% 재료과학 전문 학술지인 ‘NPG Asia Materials 誌’온라인판(논문명: Unexpected orbital magnetism in Bi-rich Bi2Se3 nanoplatelets, IF=10.118)에 지난 5월 말 게재되었다. □ 기초지원(연) 김해진 박사는 “이번 연구는 위상절연체의 전자스핀 상태를 물질의 삽입이라는 물리적 작용을 통해 에너지를 거의 사용하지 않으면서도 손쉽게 제어할 수 있다는 새로운 발견이 핵심”이라며 “향후 다양한 나노구조 물질과 위상절연체의 물리?화학적 특성 연구를 통하여, 스핀트로닉스 소자 개발 및 양자컴퓨터 실용화 등 다양한 응용방법을 제시해 나갈 계획”이라고 밝혔다. ☎ 문의처 : 기초지원(연) 전자현미경연구부 김해진 책임연구원
(042-865-3953) |
160614-(보도자료)_양자컴퓨터 실용화 앞당길 물질 제어기술 개발.hwp 
