■ 상온 작동 양자컴퓨터 성큼, 다이아몬드 큐비트 생성

 

● 양자 컴퓨터는 ★ 초전도 큐비트 ★ 이온 트랩 ★ 반도체 양자점 (스핀 큐비트) ★ 위상 수학 방식 ★ 다이아몬드 고체 방식 ★ 빛 광자 기반 등 6가지로 크게 나뉜다. ◉ 구글. IBM. 한국표준과학연구원은 초전도 큐비트, ◉ 삼성종합기술원은 이온 트랩 방식 양자 컴퓨터를 개발 중이다. ◉ 인텔. 서울대학교는 반도체 양자점, ◉ 마이크로소프트(MS)는 위상 수학 방식으로 개발하고 있다. ◉ 한국과학기술연구원(KIST)은 다이아몬드 고체 방식과 빛 광자를 동시에 이용하고 있다.

 

■ 상온 작동 양자컴퓨터 성큼, 다이아몬드 큐비트 생성

 

● 다이아몬드 큐비트 양자 컴퓨터 핵심 기술 개발

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★ 국내 연구진이 상온 환경에서도 작동하는 다이아몬드 큐비트(qubit) 양자 컴퓨터를 만들기 위한 핵심 기술을 개발했다. 한국과학기술연구원(KIST)은 양자정보연구단 정호중 박사 연구팀이 나노 홀 마스크를 이용해서 다이아몬드 큐비트(qubit)를 나노미터(㎚) 단위 정밀도로 생성하는 기술을 개발했다고 2023년 08월 29일 밝혔다. 큐비트는 양자 컴퓨터의 양자 계산 기본 단위로, 0과 1 중 한 번에 하나의 값만 나타내는 기존 비트(bit)와 달리 0과 1을 동시에 나타낼 수 있다. IBM, 구글 등 글로벌 기업들이 극저온 환경에서 동작하는 초전도체를 이용한 큐비트로 양자 컴퓨터를 개발 중인 것과 달리, 한국과학기술연구원(KIST)는 상온과 대기압에서도 동작하는 다이아몬드 큐비트를 기반으로 양자 컴퓨터를 개발하고 있다.

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★ 지금까지는 다이아몬드 큐비트를 여러 개, 정확한 위치에 만들지는 못했으나 이번에 이 같은 문제를 해결할 방법을 찾아낸 것이다. 새로 개발한 나노 홀 마스크는 10㎚ 이하 크기로, 이온이 마스크의 나노 홀을 통해서만 주입되기 때문에 정확한 위치에 다이아몬드 큐비트를 생성할 수 있다. 연구진은 실리콘과 알루미늄을 동시에 쌓을 때, 잘 섞이지 않는 특성을 이용해서 나노 홀 마스크를 만들었다. 실리콘 안에 나노 알루미늄 기둥을 만든 다음 알루미늄 기둥만 제거하면, 구멍이 생겨 나노 홀 마스크가 완성되는 방식이다.

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★ 나노 홀 마스크로 제작한 큐비트를 측정한 결과, 정밀하게 제어된 3개 이상의 다이아몬드 큐비트가 관측됐다. 정호중 박사는 "현재 진행 중인 다이아몬드 기반 상온 포터블(portable) 양자 컴퓨터 개발에 한 걸음 더 다가간 것이 이번 연구 성과의 의의이다. 향후 공정 최적화를 통해 수율을 높이고, 다이아몬드 큐비트 성능을 향상할 계획이다" 라고 밝혔다. 이번 연구 결과는 나노 분야 국제저널인 '나노 레터스'(Nano Letters) 최신 호에 게재됐다.

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