양자 칩 실험 모습. 사진 제공=프린스턴대



[서울경제]
미국 프린스턴대 연구팀은 이달 5일(현지 시간) 국제학술지 네이처에 ‘2차원 트랜스몬 큐비트에서의 밀리초 수명 및 코히어런스 시간’이라는 논문을 발표하며 구글 ‘윌로’ 같은 최신 양자컴퓨터 칩 성능을 1000배 더 향상시킬 수 있다고 주장했습니다. 큐비트를 구현하는 소재를 바꾸는 것으로 말이죠. 반도체·배터리처럼 양자칩 발전도 이제 소재 혁신이 관건이 되는 모습입니다.

연구팀은 기존 양자칩에 들어갔던 금속층 소 바다이야기무료머니 재를 알루미늄에서 탄탈륨으로 바꿨습니다. 탄탈륨은 원자번호 73번의 비교적 무거운 물질입니다. 견고해서 미세 결함으로 인한 에너지 상태 왜곡이 덜하고 부식에 강해 산성 물질로 세척할 수 있다는 장점이 있습니다.
역시 결함을 일으키던 사파이어 기판은 고순도 실리콘으로 바꿔 ‘탄탈륨·실리콘 칩’을 완성했습니다. 실리콘을 사용한 만큼 기존 반도 바다이야기슬롯 체 공정 기술과 연계해 양산 등 산업화에 유리하다는 점도 있지만 무엇보다 코히어런스 시간을 3배 늘렸다는 게 이번 연구의 주요 성과입니다.
‘결맞음’이라고도 번역되는 코히어런스는 입자가 외부 영향을 거의 받지 않아 양자중첩·양자얽힘 등 양자 상태를 유지하는 상태를 말합니다. ‘결’이라는 말에서 알 수 있듯 양자 상태의 입자는 물결 같은 파 야마토게임방법 동의 성질을 갖는다는 사실이 반영된 표현이죠.
반대로 외부 영향을 받아 결이 어긋난, 즉 양자 상태가 깨진 상태를 디코히어런스라고 하죠. 0과 1의 정보를 동시에 갖는 큐비트 역시 입자의 양자 상태로 구현되는 것이니 양자컴퓨터 성능은 큐비트의 지속 시간, 즉 코히어런스 시간에 달렸다고 할 수 있습니다.
연구팀은 위에서 설 바다이야기게임2 명한 탄탈륨 도입을 통한 결함 최소화 효과로 코히어런스 시간을 최장 1.68ms(밀리초)까지 늘렸다고 합니다. 기존 실험실에서 보고된 시간의 3배, 통상적인 업계 수준보다 15배 길다는 설명입니다. 큐비트 수가 많아질수록 이 같은 성능 개선 효과도 증가할 것이며 이 기술을 현존 최고 수준의 구글 윌로 칩에 장착하면 성능을 1000배 더 높일 수 있다고도 연 릴짱릴게임 구팀은 주장했습니다.
구글이 직접 이 연구에 일부 자금을 지원했다고 하니 일방적인 기대만은 아닐 수도 있습니다. 프린스턴대는 올해 노벨물리학상을 받은 미셸 드보레 구글 퀀텀AI 수석과학자가 “(연구팀은) 이 전략을 추진해 실제로 해낼 용기를 가졌다”고 평가했다고 전했습니다.

이 같은 양자 소재 발굴 노력은 전 세계적으로 이뤄지고 있습니다. 국내에서도 마찬가지고요. 대표적으로 한국원자력연구원은 첨단양자소재연구실을 두고 ‘터븀인듐산화물’ 같은 양자 신소재를 개발하고 있습니다. 2023년에는 한국과학기술원(KAIST) 등과의 공동 연구를 ‘네이처 피직스’에 발표하는 성과도 있었죠. 김윤수 기자 sookim@sedaily.com 기자 admin@slotnara.info