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

  • 맑음홍성28.4℃
  • 맑음장수23.9℃
  • 맑음백령도24.8℃
  • 맑음동해26.2℃
  • 맑음안동25.7℃
  • 맑음수원28.8℃
  • 맑음북강릉26.4℃
  • 맑음울릉도25.9℃
  • 구름많음보성군27.1℃
  • 맑음북춘천27.1℃
  • 맑음제천25.5℃
  • 맑음양산시28.5℃
  • 구름많음해남27.1℃
  • 구름많음강진군26.6℃
  • 맑음파주26.8℃
  • 맑음김해시28.2℃
  • 맑음동두천27.8℃
  • 맑음고창
  • 맑음진주26.6℃
  • 맑음추풍령25.3℃
  • 맑음영천25.7℃
  • 맑음상주26.7℃
  • 맑음속초26.7℃
  • 맑음창원28.8℃
  • 맑음청주29.3℃
  • 맑음경주시27.2℃
  • 맑음부산28.6℃
  • 맑음문경26.3℃
  • 구름많음완도26.6℃
  • 맑음인제24.3℃
  • 맑음충주27.1℃
  • 맑음고창군27.9℃
  • 맑음천안27.2℃
  • 맑음포항27.4℃
  • 맑음인천29.3℃
  • 맑음홍천25.8℃
  • 구름많음고흥26.7℃
  • 맑음서청주26.7℃
  • 맑음고산27.5℃
  • 맑음북부산28.8℃
  • 맑음임실25.4℃
  • 맑음영광군27.2℃
  • 맑음대구27.3℃
  • 맑음태백24.0℃
  • 구름많음장흥27.0℃
  • 맑음순창군27.0℃
  • 맑음영덕25.5℃
  • 흐림성산28.0℃
  • 맑음이천27.0℃
  • 맑음강화27.9℃
  • 맑음의령군26.7℃
  • 맑음부안28.0℃
  • 흐림흑산도27.5℃
  • 맑음양평27.1℃
  • 맑음울산26.8℃
  • 맑음정선군23.5℃
  • 구름많음진도군26.7℃
  • 맑음금산27.2℃
  • 맑음거창26.8℃
  • 맑음함양군26.7℃
  • 맑음보은24.8℃
  • 박무목포27.3℃
  • 맑음남원26.6℃
  • 맑음여수27.3℃
  • 맑음광양시27.7℃
  • 맑음남해27.1℃
  • 구름많음구미27.4℃
  • 맑음북창원29.1℃
  • 맑음통영27.0℃
  • 맑음강릉26.2℃
  • 구름많음순천25.5℃
  • 맑음철원26.5℃
  • 맑음전주28.8℃
  • 맑음보령29.1℃
  • 맑음영월25.7℃
  • 맑음봉화24.1℃
  • 흐림제주27.9℃
  • 맑음서산28.0℃
  • 맑음정읍27.8℃
  • 맑음서울29.3℃
  • 맑음부여27.0℃
  • 맑음거제27.3℃
  • 맑음산청27.4℃
  • 맑음밀양27.9℃
  • 맑음춘천26.8℃
  • 맑음원주26.7℃
  • 구름많음서귀포29.6℃
  • 맑음세종27.8℃
  • 맑음광주28.2℃
  • 맑음의성25.6℃
  • 맑음대관령21.6℃
  • 맑음군산28.1℃
  • 맑음합천26.9℃
  • 구름많음울진26.0℃
  • 맑음대전28.2℃
  • 맑음청송군25.5℃
  • 맑음영주25.4℃

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]