KPI뉴스 - UNIST "무오류 양자컴퓨터 만들 양자 상태, 빛으로 찾아냈다"

  • 맑음성산22.5℃
  • 흐림북강릉18.4℃
  • 흐림서청주17.3℃
  • 맑음제주22.8℃
  • 구름많음울산19.9℃
  • 흐림전주19.2℃
  • 맑음고산22.2℃
  • 흐림인제17.6℃
  • 흐림고창군19.9℃
  • 흐림충주17.2℃
  • 구름많음고흥20.7℃
  • 구름많음산청19.2℃
  • 흐림정선군17.1℃
  • 흐림상주18.7℃
  • 흐림태백14.9℃
  • 흐림홍천18.1℃
  • 맑음양산시21.3℃
  • 흐림천안18.1℃
  • 맑음서귀포23.1℃
  • 구름많음진주17.9℃
  • 구름많음김해시21.2℃
  • 흐림서산15.1℃
  • 흐림남해20.2℃
  • 구름많음완도21.7℃
  • 흐림제천16.8℃
  • 흐림문경17.7℃
  • 비백령도18.0℃
  • 흐림부안18.5℃
  • 구름많음임실18.0℃
  • 흐림파주15.5℃
  • 흐림영광군18.8℃
  • 흐림세종17.7℃
  • 흐림장수17.0℃
  • 비목포21.4℃
  • 흐림봉화16.8℃
  • 구름많음북창원21.6℃
  • 흐림통영21.9℃
  • 흐림보은17.9℃
  • 흐림순천17.9℃
  • 흐림양평18.1℃
  • 비청주18.5℃
  • 흐림금산18.1℃
  • 흐림경주시18.5℃
  • 비서울16.3℃
  • 비북춘천17.7℃
  • 흐림거창17.4℃
  • 흐림추풍령17.6℃
  • 구름많음흑산도19.0℃
  • 흐림순창군18.7℃
  • 흐림울릉도20.5℃
  • 구름많음강진군21.9℃
  • 구름많음장흥21.6℃
  • 흐림동해18.7℃
  • 흐림합천18.5℃
  • 흐림동두천16.2℃
  • 흐림영월17.4℃
  • 흐림속초18.9℃
  • 흐림대관령14.8℃
  • 흐림원주18.2℃
  • 흐림영주16.9℃
  • 흐림거제22.4℃
  • 흐림광양시20.8℃
  • 흐림의령군18.1℃
  • 흐림춘천18.0℃
  • 흐림철원17.5℃
  • 흐림안동18.2℃
  • 비인천15.3℃
  • 흐림강화14.8℃
  • 비홍성18.0℃
  • 흐림광주21.6℃
  • 흐림영천19.3℃
  • 흐림영덕18.4℃
  • 흐림부여17.6℃
  • 흐림수원15.6℃
  • 구름많음진도군22.3℃
  • 구름많음해남22.1℃
  • 흐림고창20.5℃
  • 흐림강릉18.6℃
  • 흐림구미20.4℃
  • 비대전17.8℃
  • 구름많음대구20.1℃
  • 흐림이천18.3℃
  • 비여수21.6℃
  • 구름많음북부산21.8℃
  • 흐림보령18.1℃
  • 흐림군산17.7℃
  • 흐림의성18.6℃
  • 흐림남원19.2℃
  • 구름많음부산22.2℃
  • 구름많음보성군20.0℃
  • 구름많음창원22.4℃
  • 흐림청송군17.0℃
  • 구름많음밀양19.5℃
  • 흐림포항21.3℃
  • 흐림함양군17.7℃
  • 흐림울진18.3℃
  • 흐림정읍19.5℃

UNIST "무오류 양자컴퓨터 만들 양자 상태, 빛으로 찾아냈다"

최재호 기자 Google구글에서 선호하는 출처로 추가
기사승인 : 2025-03-03 09:27:32
연세대 공동연구팀, 키타예프 양자 액체상태 특성 광학적으로 검출
양자컴퓨터 소재 개발에 도움…Nature Communication 논문 게재

국내 연구진이 '키타예프 양자 스핀 액체'의 흔적을 빛을 이용해 발견하는 데 성공했다. '키타예프 양자 스핀 액체'는 오류 없는 대용량 양자 컴퓨터를 만들 수 있는 특수 양자 상태지만, 실험적으로는 소재 내에서 명확히 확인된 사례가 드물고, 그 후보 소재 발굴이 계속되고 있다.

 

빛을 이용해 소재의 '키타예프 양자 스핀 액체'의 특성을 검출할 수 있는 실험 방법론이 나와 양자 컴퓨터 소재 발굴과 특성 연구에 도움이 될 전망이라고 울산과학기술원은 설명했다.

 

▲ 좌측 하단부터 반시계방향으로 손창희 교수, 강백준 연구원(제1저자), 최욱삼 연구언(제1저자), 서의현·박미주·김계현 연구원 [울산과학기술원 제공]

 

UNIST(울산과기원)는 물리학과 손창희 교수팀이 연세대학교 김재훈 교수팀, UNIST 신소재공학과 유정우 교수팀과의 공동 연구를 통해 박막 형태의 코발트기반 산화물에서 '키타예프 양자 스핀 액체' 상태의 특성인 스핀 요동을 광학적으로 검출하는 데 성공했다고 3일 밝혔다.

 

'키타예프 양자 스핀 액체'는 양자 스핀 액체 상태의 특수한 형태다. 양자 스핀 액체 상태에서는 저온에서도 고체 내부의 스핀들이 정렬되지 못한 채, 액체 분자처럼 유동적이고 무질서한 상태를 유지하며 요동치는 현상이 나타난다.


공동연구팀은 이 스핀의 요동을 20나노미터(㎚) 두께의 박막 형태로 합성된 코발트 기반 산화물에서 검출해 냈다. 기존의 중성자를 이용한 분석법은 덩어리 형태 물질에서는 스핀 요동의 검출이 쉬웠지만, 정작 양자컴퓨터 소자화를 위해 부피를 줄인 박막 상태에서는 신호가 약해 관측이 어려웠다.


연구팀은 박막에 빛을 쏘아 생기는 엑시톤 입자를 분석하는 방식으로, 이 같은 스핀 요동을 검출했다. 측정된 스핀 요동은 닐 온도(16K, −257.15도)라는 특정 온도 이상에서도 유지됐는데, 이는 이 스핀 요동이 단순히 열이 아닌 양자 스핀 액체 상태로 인해 발생했다는 증거다. 또 이론 계산 등을 통해 강한 키타예프 상호작용을 확인했다. 키타예프 상호작용은 일반적 양자 스핀 액체가 아닌 키타예프 양자 스핀 액체에서 주로 발견된다.


손창희 교수는 "이번 연구로 박막상태의 코발트 기반 산화물에서도 키타예프 양자 스핀 액체의 특성이 나타난다는 사실을 밝혔다"며 "또 실험에서 사용한 분석법은 양자컴퓨터 소재 개발에 도움이 될 것"이라고 설명했다.


이번 연구는 UNIST 강백준·최욱삼·노승현 연구원과 연세대학교 정택선 연구원이 공동 제1저자로 참여했다. 연구 결과는 국제학술지 '네이처 커뮤니케이션즈'(Nature communications)에 2월3일 온라인에 게재됐다. 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단의 지원을 받아 수행됐다.

 

▲ '키타예프 양자 스핀 액체' 후보 물질인 코발트 산화물의 구조와 온도 등에 따른 스핀 상태를 보여주는 모식도

 

KPI뉴스 / 최재호 기자 choijh1992@kpinews.kr 

[저작권자ⓒ KPI뉴스. 무단전재-재배포 금지]