한국원자력硏, 상온서 작동하는 양자컴 소재 찾았다

양자스핀액상 물질 실험 증명

한국원자력연구원 첨단양자소재연구실 김재욱 박사가 고품질의 터븀인듐산화물 단결정을 합성하기 위해 사용되는 레이저 부유 용융로를 점검하고 있다. 원자력연구원 제공

국내 과학자들이 상온에서도 작동하는 양자컴퓨터 개발이 가능할 수 있는 소재를 찾아냈다. 지금까지 개발된 양자컴퓨터는 극저온인 영하 273.15도를 유지해야 작동한다. 이 때문에 작은 용량의 양자컴퓨터일지라도 엄청난 양의 전력이 필요하다.

23일 한국원자력연구원에 따르면 원자력연구원 소속 김재욱 박사는 터븀인듐산화물이 양자컴퓨터 소자 등에 쓰일 수 있는 양자스핀액상(QSL) 물질이 될 수 있다는 이론을 실험으로 증명해냈다. QSL은 새로운 자기 상태의 물질로 양자 오류를 대폭 줄인 양자컴퓨터 구현에 필요한 강력한 후보 소재로 알려져왔다. 하지만 많은 과학자들이 이를 실험적으로 확인하지 못했었다. 연구진이 실험한 결과, 영상 27도 수준의 실온에서도 대규모 양자 얽힘이 가능한 광학전도도 비례 현상이 나타났다.

이는 상온에서도 QSL 특성을 구현할 수 있음을 실제 확인한 최초 사례다. 연구진은 이번에 사용한 물질을 이용해 무오류 양자컴퓨터의 소재로 응용하는 연구를 계획하고 있다. 한편, 이번 연구는 김재욱 박사가 연세대 정택선 박사, 미국 럿거스대학 쉬샹한 박사와 함께 진행했다. 특히 한국인 중 노벨상에 근접했다고 알려진 미국 럿거스대 정상욱 교수가 공동교신저자로 참여했다.