양자 컴퓨터 대량생산 길 열렸다… 美 연구진, 실리콘 기반 신개념 큐비트 발견

미국 과학자들이 미래 양자 컴퓨터의 두뇌가 될 양자 칩 제작의 난제를 해결할 새로운 단서를 찾아냈다고 과학 기술 전문매체 인터레스팅 엔지니어링이 2일(현지시각) 보도했다.


보도에 따르면 미 캘리포니아 대학교 산타바바라(UC Santa Barbara) 연구팀은 최근 실리콘 내부에서 강력하고 안정적인 새로운 큐비트(양자 비트) 호스트인 ‘CN 센터’를 발견했다고 발표했다.

이번 연구는 브룩헤븐 국립 연구소의 양자 우위 공동 설계 센터(C2QA)와 협력해 진행됐으며, 현대 전자 산업의 기반인 실리콘 공정을 그대로 활용할 수 있다는 점에서 양자 컴퓨터 대량 생산의 길을 열었다는 평가를 받고 있다.

기존 양자 연구에서 주목받던 ‘T 센터’는 실리콘 내 탄소와 수소 원자로 구성돼 통신 파장대의 빛을 방출하는 장점이 있었다. 그러나 수소 원자가 칩 제조 과정에서 쉽게 확산되고 재배열되는 성질 탓에 상용화에 큰 걸림돌이 돼 왔다.

인터레스팅 엔지니어링에 따르면 연구팀은 이 문제를 해결하기 위해 수소를 질소로 대체한 ‘탄소-질소(CN) 결함’에 주목했다. 프로젝트를 이끈 케빈 낭고이 박사는 "CN 센터는 수소를 포함하지 않아 구조적으로 매우 견고하다"며 "특수 제작 공정 없이도 기존 실리콘 포토닉스 플랫폼에 즉시 통합할 수 있는 것이 핵심"이라고 강조했다.


CN 센터는 양자 정보 전송에 필수적인 통신 대역의 빛을 생성하면서도 긴 양자 상태 수명을 유지한다. 이는 광자 칩과 양자 프로세서를 연결하는 네트워크 구축에 매우 유리한 특성이다. 미 해군 연구소의 마크 투리안스키 박사는 "CN 센터는 T 센터의 우수한 광학적 특성을 재현하면서도 제조상의 한계를 극복한 매력적인 대안"이라고 설명했다.

크리스 반 데 발레 박사는 "이번 발견이 실험적으로 최종 확인된다면, 오늘날 전자 제품에 쓰이는 실리콘 소재를 그대로 활용해 첨단 양자 기술 개발을 획기적으로 가속화할 것"이라고 전망했다. 이번 연구 결과는 권위 있는 물리학 학술지 '피지컬 리뷰 B(Physical Review B)'에 게재되며 학계의 비상한 관심을 끌고 있다.

이태준 글로벌이코노믹 기자 tjlee@g-enews.com