KBSI 소재분석연구부 김해진 책임연구원, Nature Com. 연구성과

위상절연체 연구가 축적되면, 양자컴퓨터 전자소자 개발 실마리 풀어낼 것

양자컴퓨터는 꿈의 컴퓨터라고도 불립니다. 왜 그런지 아시나요? 기존의 컴퓨터보다 계산처리 속도가 1억 배 이상 빠를 것으로 예측되고 있기 때문입니다. 고도의 정보 처리를 요구하는 미래의 정보통신 기술 영역에서 양자컴퓨터는 필수적인 기술로 꼽히고 있습니다. 그러나 양자컴퓨터를 구현하기엔 많은 과제들이 남아 있는데요. 그 중 하나가 바로 양자컴퓨터에 활용될 소재 개발입니다. 원자나 전자와 같은 미세한 입자들의 움직임에 따라 작동하는 양자컴퓨터의 경우, 그 입자들을 제어할 수 있는 소재나 아이디어가 중요하기 때문인데요.

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이러한 가운데 최근 KBSI 소재분석연구부 김해진 박사 연구팀이 6개국 공동연구팀과 함께 양자컴퓨터 소재로 각광받고 있는 ‘위상절연체’ 실용화에 한 발 다가서는 연구 결과를 내놓아 관심이 집중되고 있습니다. 김해진 박사와 6개국 공동연구팀이 함께 이룬 연구 성과에 대해 자세히 알아보겠습니다.

표면전자 움직임 원자 수준에서 관측··· 양자컴퓨터 소재 실용화 기대

김해진 박사 연구팀은 스웨덴, 그리스, 슬로베니아, 폴란드, UAE 등 5개국과 국제 공동연구를 통해 미래 전자소자이자 양자컴퓨터 소재 개발에 활용할 수 있는 위상절연체의 표면 전자 움직임을 원자 수준에서 관측하는 데 성공했습니다.

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위상절연체란 내부는 전기가 통하지 않는 절연체지만, 표면에는 전기가 흐르는 특징을 가진 물질을 뜻합니다. 2차원 상태에서 에너지 손실 없이 전기 전도가 가능해 미래 전자소자나 양자컴퓨터 소재로 각광받고 있는데요.

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연구팀은 그중에서도 연구에 가장 많이 활용되고 있는 위상절연체인 비스무스-텔루라이드(Bi₂Te₃)의 원자 수준 구조를 초고분해능 수차보정 투과전자현미경, NMR(핵자기공명분광기) 등의 연구 장비와 이론적 계산을 통해 분석함으로써 위상절연체의 중요한 물리적 특성인 표면전자의 움직임을 밝혀내는 데 성공했습니다.

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