IBM도 4년뒤나 오류 해결한다는 양자컴…국내서 '무오류' 후보소재 찾아 작성일 03-03 120 목록 <div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> <strong class="summary_view" data-translation="true">연세대·UNIST·KAIST 등 7개 대학 협력…새로운 양자연산 플랫폼으로 기대</strong> <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> <section dmcf-sid="qXL9H3phuB"> <p contents-hash="9231e597e4938acad8def52b79fb7dde0cd5f28087f540401b702c7690effc97" dmcf-pid="BZo2X0UlUq" dmcf-ptype="general">(지디넷코리아=박희범 기자)<span>양자컴퓨터는 큐비트(연산단위)가 증가할수록 오류도 기하급수적으로 늘어난다. IBM 등은 오는 2029년께면 해결될 것으로 전망하고 있지만, 근본적인 해결책을 제시할 수 있을지는 두고 봐야한다. 그만큼 어렵기 때문이다.</span></p> <p contents-hash="fd2c1f54d8a53e1675ebb3e460aad774eddaddea9e2c4ca776391a6db596c43d" dmcf-pid="b5gVZpuSFz" dmcf-ptype="general">국내 연구진이 이같은 양자컴퓨터의 오류를 근본적으로 해결할 무오류 양자컴퓨팅 소재를 발견했다. 아직은 가능성을 타진하는 후보물질 수준이지만, 양자학계가 비상한 관심을 갖고 예의주시 중이다.</p> <p contents-hash="0d425f869384a95666ed5d316b094f850890850350e8bdf0dddef2daf81c702b" dmcf-pid="K1af5U7v07" dmcf-ptype="general">연세대학교는 물리학과 김재훈 교수 연구팀이 2차원 반강자성체 물질에서 키타예프 스핀 액상(Kitaev Spin Liquid)의 특징을 발견했다고 3일 밝혔다.</p> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="0f905d039dbca41105869c2143be24f1450974fca96777492e5264d0ad955cf4" dmcf-pid="9tN41uzTFu" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="연세대 김재훈 물리학과 교수(교신저자)와 정택선 박사후연구원(공동제1저자)" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202503/03/ZDNetKorea/20250303114727279fryi.jpg" data-org-width="500" dmcf-mid="ujOxpb9Hu9" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img1.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202503/03/ZDNetKorea/20250303114727279fryi.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 연세대 김재훈 물리학과 교수(교신저자)와 정택선 박사후연구원(공동제1저자) </figcaption> </figure> <p contents-hash="94b70499735c1ba46a78dc2096b6cdf64c2f89acbb079f637d76fb7eb24e8ed9" dmcf-pid="2Fj8t7qyzU" dmcf-ptype="general">'키타예프 스핀 액상'은 러시아 물리학자 알렉세이 키타예프가 처음 제시한 이론적 모델이다. 2차원 육각격자 위에서 발현되는 양자 자성 상태를 말한다.</p> <p contents-hash="1d8cf7e3100381dd6ec8e0091040e93f87eb353b75d72376a403bf3bb2485c3c" dmcf-pid="VEbGkOCnup" dmcf-ptype="general">스핀(전자들의 자성)이 서로 일정하게 배열되지 않고, 마치 액체처럼 계속 요동치는 것이 특징이다.</p> <p contents-hash="b572f3e0192d62896aa73197d86cf81c0c7013c15e7e8a880282c37c0b7ecd78" dmcf-pid="fDKHEIhLz0" dmcf-ptype="general">연구진은 "이 액상 상태에서 비가환 애니온(Non-Abelian Anyon)이라는 특이한 입자가 나타나는데, 바로 이 입자가 위상 양자컴퓨터를 구현할 수 있는 핵심 요소로 최근 주목받고 있다"고 설명했다.</p> <p contents-hash="d7a5cf40a704465f9bd206ea13c8c2d8ea193e8e5ee6348f23d20e1030a1e9d6" dmcf-pid="4w9XDClo73" dmcf-ptype="general">그러나 양자학계나 업계에서는 키타예프 스핀 액상을 완벽하게 구현하지 못해 연구 성과에 진척이 없었다. 일부 후보물질(α-RuCl₃, Na₂IrO₃ 등)을 중심으로 연구는 활발하다.</p> <p contents-hash="e5b2d56d2d6b66774cef52cea60d0479ed790622aaf5ccfd69aef35115172772" dmcf-pid="8r2ZwhSg7F" dmcf-ptype="general">연세대 연구진은 이 답을 코발트 기반 육각격자 구조 물질(Cu₃Co₂SbO6)에서 찾았다. 본래 단일 상으로 합성이 어려운 물질이지만, 연구팀은 기판과의 이질 구조 켜쌓기(Heterostructure Epitaxy) 기술을 활용해 단결정 박막을 제작했다.</p> <p contents-hash="46d1b3071eed4dc1a10838cb582664414066aaffe800e17773e443bef589562c" dmcf-pid="6mV5rlva3t" dmcf-ptype="general">이를 통해 자기 감수율 측정 및 엑시톤(Exciton)의 외부 자기장에 따른 변화를 관측했다.</p> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="26cd38989a68afecd6abd216212bf168ffeac761be9a42e211abbce2de45817d" dmcf-pid="Psf1mSTN31" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="키타예프 양자 스핀 액체 후보 물질(Cu₃Co₂SbO6) 구조와 온도 및 자기장에 따른 스핀 상태을 보여주는 모식도. 그림 a는 각각 2차원 벌집 격자에서 나타나는 스핀 상호작용(왼쪽)과 빛에 의해 Cu+와 Co2/3Sb1/3O2- 층 사이에서 발생한 엑시톤을 보여준다. 그림 b는 온도(T)와 자기장(H) 변화에 따른 Cu₃Co₂SbO6 스핀 상태 변화를 보여준다. 닐 온 이상에서도 일정 온도(40K)까지 스핀 요동이 지속되는 비정상적인 상자성 상태가 나타나며, 이는 이 물질에서 양자 스핀 액체 상태가 발생한다는 증거라는 것이 연구진 설명이다." class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202503/03/ZDNetKorea/20250303114728562ikqd.png" data-org-width="640" dmcf-mid="7LXj4Rdz7K" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img1.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202503/03/ZDNetKorea/20250303114728562ikqd.png" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 키타예프 양자 스핀 액체 후보 물질(Cu₃Co₂SbO6) 구조와 온도 및 자기장에 따른 스핀 상태을 보여주는 모식도. 그림 a는 각각 2차원 벌집 격자에서 나타나는 스핀 상호작용(왼쪽)과 빛에 의해 Cu+와 Co2/3Sb1/3O2- 층 사이에서 발생한 엑시톤을 보여준다. 그림 b는 온도(T)와 자기장(H) 변화에 따른 Cu₃Co₂SbO6 스핀 상태 변화를 보여준다. 닐 온 이상에서도 일정 온도(40K)까지 스핀 요동이 지속되는 비정상적인 상자성 상태가 나타나며, 이는 이 물질에서 양자 스핀 액체 상태가 발생한다는 증거라는 것이 연구진 설명이다. </figcaption> </figure> <p contents-hash="6dcd8b2135d022c87967d41ebca0a9129d05faa0f20efaf148ddd92f51292c77" dmcf-pid="QO4tsvyj35" dmcf-ptype="general">그 결과, 스핀들이 특정 방향으로 쉽게 배열되지 못하고 서로 얽혀 제자리에서 쩔쩔매는 듯한 특성(Frustrated Spin)이 나타났으며, 엑시톤과 상호작용하는 과정에서 결합 방향과 빛의 편광 방향에 따라 달라지는 비등방적 반응이 관측되는 등 키타예프 상호작용의 특징이 확인됐다.</p> <p contents-hash="70b296028554117c9d30bd2abec80cb77e66e1a12c10d4a5d7acbd15cf6022d0" dmcf-pid="xI8FOTWA0Z" dmcf-ptype="general">또한, 단거리 스핀 상관관계가 닐(Neel) 전이온도의 두 배 이상 온도와 외부 자기장 하에서도 유지됨을 밝혀냈다. 이는 'Cu₃Co₂SbO6'가 키타예프 스핀 액상 상태를 가질 수 있음을 강하게 시사한다는 것이 연구진의 설명이다.</p> <p contents-hash="f6e4381375e42ddf218668596688b1d34632def69aa2bf05eb8018643d293e85" dmcf-pid="yVlg2QMU0X" dmcf-ptype="general">이번 연구는 특히, 기존에 주로 연구되던 4d나 5d 전이금속이 아닌, 코발트 기반의 3d 전이금속에서도 키타예프 스핀 액상 상태가 발현될 수 있음을 처음으로 실험적으로 보여주었다는 점에서 큰 의미가 있다고 연구진은 부연설명했다.</p> <p contents-hash="f0e4b9471b1f7064480119046ddab1f372acc8f506da928bd007e7021346d615" dmcf-pid="WfSaVxRupH" dmcf-ptype="general">김재훈 교수는 “키타예프 스핀 액상은 양자컴퓨팅에 활용될 수 있는 비가환 애니온이 출현할 수 있는 이상적인 물질 상태”라며, “무오류 양자 연산을 구현할 수 있는 새로운 플랫폼이 될 것”이라며 기대감을 나타냈다.</p> <p contents-hash="cc5442cdf584615500e43776d7da6bad18499c9872037a7e941a267a8128f702" dmcf-pid="YBsJqf8t7G" dmcf-ptype="general">이 연구는 김재훈 교수 외에 UNIST 손창희 교수 및 유정우 교수(이상 공동교신저자), 부산대 옥종목 교수, 박성균 교수, KAIST 양용수 교수, 울산대 김태헌 교수, 강원대 김흥식 교수 연구진이 공동으로 수행했다.</p> <p contents-hash="5e722ab12b39d41c4a75980549d7e50260098d0acf2020a73a154e2020fcbe8a" dmcf-pid="GbOiB46F3Y" dmcf-ptype="general">강백준, 최욱삼, 정택선, 노승현 연구원이 공동 제1저자로 참여했다.</p> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="ab5d9f9b115a8f1d4c232d03ae9d7829b91faf57476f481d9c5a8b3b3264fb95" dmcf-pid="HKInb8P33W" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="키타예프 양자 스핀 액체 후보 물질인 Cu₃Co₂SbO6의 광학적 특성과 온도에 따른 스핀-엑시톤 상호작용을 보여주는 데이터. 그림 a와 b는 자외선 에너지 영역에서 발생하는 강한 엑시톤을 보여주는 광학 데이터와 해당 엑시톤의 기원을 밀도 범함수 이론으로 계산한 결과. c~f는 온도에 따른 엑시톤의 변화로, Cu₃Co₂SbO6의 스핀 상태 변화 온도에서 엑시톤 신호도 크게 변함을 보여준다." class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202503/03/ZDNetKorea/20250303114729834qxbh.jpg" data-org-width="638" dmcf-mid="z2Wc6diB3b" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img2.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202503/03/ZDNetKorea/20250303114729834qxbh.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 키타예프 양자 스핀 액체 후보 물질인 Cu₃Co₂SbO6의 광학적 특성과 온도에 따른 스핀-엑시톤 상호작용을 보여주는 데이터. 그림 a와 b는 자외선 에너지 영역에서 발생하는 강한 엑시톤을 보여주는 광학 데이터와 해당 엑시톤의 기원을 밀도 범함수 이론으로 계산한 결과. c~f는 온도에 따른 엑시톤의 변화로, Cu₃Co₂SbO6의 스핀 상태 변화 온도에서 엑시톤 신호도 크게 변함을 보여준다. </figcaption> </figure> <p contents-hash="8bd585de3e0d168372d649c1a2fda6b27b6617def455fa769837dbfb060343eb" dmcf-pid="X9CLK6Q07y" dmcf-ptype="general">박희범 기자(hbpark@zdnet.co.kr)</p> </section> </div> <p class="" data-translation="true">Copyright © 지디넷코리아. 무단전재 및 재배포 금지.</p> 관련자료 이전 이경실, 일일 대리기사로 아들 보승 소환 (조선의 사랑꾼) 03-03 다음 프리미엄 TV 시장, 한국 80% 점유 03-03 댓글 0 등록된 댓글이 없습니다. 로그인한 회원만 댓글 등록이 가능합니다.
