양자 컴퓨터 메모리 핵심 원리 발견

양자 컴퓨터 메모리 핵심 원리 발견

 

기초과학연구원(IBS) 양자 나노 과학 연구단 안드레아스 하인리히 단장팀과 미국 IBM 알마덴 연구소로 이뤄진 국제 공동 연구팀이 고체 표면 위에 놓인 단일 원자의 특성을 정밀하게 관찰할 수 있는 기술을 개발했다고 2018년 10월 19일 밝혔다. 원자의 핵스핀(자성을 갖는 원자핵)이 내는 에너지는 매우 약해서 지금까지는 수백만 개 원자핵들의 신호를 한꺼번에 읽어 특성을 유추할 수밖에 없었다.

 

연구진은 주사 터널링 현미경(STM)과 전자 스핀 공명(ESR) 기술을 결합해 에너지 분해능(정밀도)을 1만배 높여서, 자기 공명 영상(MRI)으로 신체 내부를 진단하듯 고체 표면 위 원자 한 개의 핵스핀을 측정했다. 이를 통해 하나의 원자가 정보를 오랫동안 저장하는 메모리 단위로 쓰일 수 있다는 가능성을 확인했다.

 

양자 컴퓨터, 초소형 컴퓨터 등 차세대 정보 처리 장치 구현을 위해서는 정보를 저장하는 단위를 줄여야 한다. 핵스핀은 유력 초소형 메모리 후보로 꼽힌다. 연구진은 “고체 기판 위 원자가 놓인 위치에 따라 소자의 전자기적 특성이 달라짐을 확인했다”며, “향후 개별 원자가 저장 장치이자 회로가 되는 차세대 전자 소자 설계에 핵심 원리로 사용될 것”이라고 설명했다.

 

또한, “향후 양자 정보를 저장·연산하는 양자 컴퓨팅 분야에 응용될 가능성이 높다”고 덧붙였다. 안드레아스 하인리히 연구 단장은 “원자가 메모리이자 회로가 되는 고체 기반 차세대 전자 장치 설계에 새로운 방향성을 제시했다”며 이번 연구의 의의를 설명했다. 이번 연구 성과는 국제 학술지 ‘사이언스’ 2018년 10월 19일자 온라인판에 게재됐다.