[물리] 현실화되는 양자 컴퓨팅

2013.03.14 22:38

가을의 곰을... 조회 수:3562

[물리] 현실화되는 양자 컴퓨팅

http://mirian.kisti.re.kr/futuremonitor/view.jsp?cn=GTB2013030225&service_code=03
KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』 2013-03-13

 

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양자 역학을 사용하여 컴퓨터를 만드는 양자 컴퓨팅 기술이 점점 현실화되고 있다. 이런 기술을 사용하면 공상 과학 영화에서나 나오는 엄청나게 강력한 컴퓨터나 생체 샘플을 측정하는 아주 민감한 센서들을 만들 수 있다. 최근 미국의 프린스턴 대학의 연구진은 양자 컴퓨팅의 현실화를 앞당길 수 있는 두 가지 중요한 발견을 보고하였다. 그 발견 중 첫 번째는 실온에서 양자적인 정보 비트인 양자 비트를 조절할 수 있는 것이다. 최근까지는 이를 위하여 절대 영도에 가까운 극저온이 필요하였으나 이들이 발견한 다이아몬드 기반의 재료는 실온에서 스핀 양자 비트를 보였다고 한다.

이 연구의 저자 중 하나인 프린스턴 대학교의 제이슨 페타 교수는 "우리는 새로운 반도체 재료들과 지난 세기에 이뤄진 새로운 실험 시스템의 가능성에 들떠 있다"고 말한다. 다이아몬드 기반의 센서들은 금년 초에 IBM사와 스탠포드 대학교의 연구진이 사이언스 지에 발표한 대로, 단일 분자를 이미징하는데 사용될 수 있다.

두 번째 발견은, 양자 비트가 고전적인 행동을 하도록 "변질"되기 전에 조절할 수 있다는 것이다. 이 연구 결과는 2010년도와 2012 년도에 네이처 지와 네이처 머티리얼스 지에 각각 발표된 바 있다.

이번 연구 결과에서는 고순도의 실리콘을 사용하여 스핀이라고 알려진 양자 역학적 특성을 조절할 수 있었다. 고순도의 실리콘-28을 사용하여 수초 동안 수십억 개 전자들의 코히어런스(일관적인 양자 상태)를 조절할 수 있었다.

양자 역학에 기반한 기술은 원자와 전자와 같이 아주 작은 물질을 지배하는 물리 법칙을 이용한다. 기존의 전자 공학의 전자의 전하를 사용한다면 새로운 "스핀트로닉스" 는 전자의 스핀을 이용하며 더 강력한 기술을 실현할 수 있다.

스핀트로닉스에서는 스핀의 방향(위 또는 아래)이 지금 컴퓨터의 0, 1과 같이 정보의 기본 단위가 된다. 고전 물리학과는 달리 전자의 스핀은 0과 1을 동시에 다 가질 수 있기 때문에 뒤엉킴이라고 불리는 현상이 오히려 컴퓨터의 성능을 대폭 향상시킨다.

앞으로 양자 컴퓨터의 실현을 위해 남은 과제는 양자 정보를 먼 거리로 전송하는 것이다. 연구진은 이미 스핀 양자 비트를 광자에 커플링 시켜서 전송시키는 방법을 발표한 바 있다.

이들의 연구 결과는 사이언스 지 최근호에 실렸다.

         
자료를 가져가실 때에는 출처 KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』을 밝혀 주시기 바랍니다.

 

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