코발트를 활용한 삼각격자 키타에프 모델. 사진 제공=과기정통부국내 연구진이 양자컴퓨터를 효율적으로 구현할 수 있는 새로운 물질 구조를 발견해 네이처 자매지에 발표했다.
과학기술정보통신부는 박제근 서울대 교수와 김성진 이화여대 교수 공동 연구팀이 삼각격자 구조의 자성 반데르발스 물질에서 세계 최초로 새로운 양자상태를 발견하는 데 성공했다고 29일 밝혔다. 연구성과는 이날 국제 학술지 ‘네이처 피직스’에 게재됐다.
양자컴퓨터를 만들려면 양자정보를 안정적으로 유지할 수 있는 양자역학적 상태인 ‘양자얽힘’ 상태를 구현해야 한다. 학계는 육각형의 벌집 구조의 ‘키타에프 모델’에서 이런 상태를 구현하는 시도를 하고 있다. 또다른 구조인 삼각격자 또한 키타에프 모델을 구현할 수 있는 것으로 이론적으로 알려져 있지만 실제로 구현에 성공한 사례는 없었다.
연구팀은 자성 물질을 연구하던 중 니켈을 코발트로 치환하면 삼각격자 구조의 키타에프 모델을 구현할 수 있다는 사실을 발견했다. 연구팀은 일본 ‘J-PARC’ 중성자 시설을 통해 실험을 진행하고 그 결과를 미국 연구진과 함께 분석했다.
연구팀의 발견은 양자정보 분야에서 향후 높은 활용도가 있을 것으로 기대된다. 박 교수는 “2차원(삼각격자 구조) 물질에서 양자 얽힘이 있는 양자상태를 발견하는 것은 매우 중요하다”며 “자성 반데르발스 물질 분야에서 양자얽힘이 중요한 양자상태를 발견해 또다시 선도적인 연구 성과를 내서 이 분야를 주도했다”고 말했다.
