부산대, 1조분의 1초 전류 전환 원리 세계 최초 규명…위상초전도체 개발 도전

김지희 교수팀, 게이트 전극 없이 미세 전압만으로 초고속 전류 제어 성공
AI·양자연산 등 미래 첨단기술 핵심 기반…사이언스 어드밴시스에 게재
옥종목 교수 주도, 5년간 47억 투입 ‘위상초전도체’ 개발 착수…국가 연구 거점 도약 목표

부산대 물리학과 김지희 교수팀 연구 이미지.

부산=이승륜 기자

부산대가 전류를 1조분의 1초 단위로 전환하는 새로운 원리를 세계 최초로 규명하고, 동시에 차세대 양자컴퓨터의 핵심 소재인 위상초전도체 개발에도 도전하며 미래 첨단기술 분야인 양자 관련 연구의 거점으로 도약하고 있다.

부산대는 연구진이 전류의 흐름을 불과 1조분의 1초 만에 바꾸는 새로운 메커니즘을 세계 최초로 규명했다고 3일 밝혔다. 이번 성과는 인공지능(AI)과 양자컴퓨터 같은 미래 첨단 기술의 핵심 기반이 될 수 있어 큰 주목을 받고 있다.

부산대 물리학과 김지희 교수팀은 게이트 전극이나 복잡한 장치 없이도 아주 미세한 전압만으로 전류의 방향을 빠르게 전환할 수 있는 원리를 밝혀냈다. 기존에는 나노초(10억분의 1초)나 마이크로초(100만분의 1초) 수준의 속도에 머물렀지만, 이번 연구는 피코초(1조분의 1초) 단위에서 전류의 부호를 음에서 양으로 되돌릴 수 있음을 보여줬다. 연구팀은 이를 실험으로 직접 확인했으며, 국제 학술지 사이언스 어드밴시스 9월호에 연구 결과가 실렸다.

전류의 흐름을 켜고 끄는 것을 넘어서, 그 성질 자체를 순식간에 바꿀 수 있는 길을 연 것이다. 이 기술이 발전하면 지금보다 훨씬 빠르고 전력 소모가 적은 소자를 만들 수 있고, 초고속 통신, 이미징, 양자연산 등 다양한 분야로 활용이 가능하다. 김지희 교수는 “앞으로는 1000조분의 1초 단위까지 제어하는 것을 목표로 하고 있으며, 이는 초고속 연산과 차세대 소자 개발에 새로운 가능성을 열 것”이라고 말했다.

부산대는 또 다른 도전에도 나섰다. 과학기술정보통신부의 지원을 받아 ‘위상초전도체’라는 특수한 소재 개발에 착수한 것이다. 위상초전도체는 잡음과 충격에 강해 양자컴퓨터를 안정적으로 작동시키는 핵심 소재로 꼽히지만, 세계적으로도 구현이 어려운 난제다. 부산대는 UNIST, KAIST, 창원대 등과 함께 5년 동안 총 47억 원을 투입해 이 연구를 진행한다. 목표는 고품질 소재 개발부터 성능 측정, 이론 검증까지 아우르는 전 주기 연구를 통해 부산을 국가 양자소재 연구의 중심지로 도약시키는 것이다.

옥종목 부산대 교수는 “이 연구가 성공하면 대한민국이 세계 양자소재 연구를 이끄는 전환점이 될 수 있다”며 “다가올 양자 시대를 준비하는 데 중요한 발판이 될 것”이라고 강조했다.

이승륜 기자