양자컴퓨터의 핵심 ‘스핀방향’ 제어 실마리 찾아

2014.12.17 19:00
연구진은 방사광 가속기로 만든 원형의 빛으로 나노 구조체의 스핀을 관측한 결과 혼돈(카오스) 현상이 중요한 원리로 작용한다는 사실을 발견했다. - UNIST 제공
연구진은 방사광 가속기로 만든 원형의 빛으로 나노 구조체의 스핀을 관측한 결과 혼돈(카오스) 현상이 중요한 원리로 작용한다는 사실을 발견했다. - UNIST 제공

 


 

한국인 과학자가 이끈 한·미 연구진이 양자컴퓨터의 핵심 기술인 전자의 스핀방향을 제어할 수 있는 실마리를 찾아냈다.

 

이기석 UNIST(울산과기대) 신소재공학부 교수와 임미영 미국 로렌스버클리 국립연구소 박사가 주도하고 홍정일 DGIST(대구경북과학기술원) 신물질과학전공 교수팀이 참여한 국제 공동 연구진은 나노 자성체의 스핀방향이 결정되는 원리와 ‘혼돈(카오스) 현상’이라는 새로운 메커니즘을 규명했다고 17일 밝혔다.

 

양자컴퓨터에서는 스핀방향에 따라 정보를 저장할 수 있는데, 연구진은 컴퓨터 시뮬레이션과 방사광 가속기 실험을 통해 이 방향이 어떻게 결정되는지 확인했다.

 

먼저 연구진은 나노 자성체를 서로 간격이 다르게 배열한 뒤 방사광 가속기 현미경을 이용해 스핀방향이 어떻게 달라지는지 관찰했다. 그 결과 스핀 주변에 형성된 자기장이 다른 스핀에 미치는 영향이 예상보다 크다는 사실을 확인했다.

 

또 나노 자성체 배열을 특정한 간격으로 했을 때에는 나비효과로 알려진 혼돈 현상이 지배적으로 작용해 스핀 방향이 무질서하고 예측불가능한 상황이 된다는 사실을 규명했다.

 

이 교수는 “그동안 이 분야 연구자들은 혼돈 현상과 같은 기본적인 물리 법칙을 간과해 왔다”며 “이번 성과가 스핀 방향을 제어하는 방법의 실마리를 찾는데 기여할 것”이라고 말했다.

 

이 연구결과는 ‘네이처’의 자매지 ‘네이처 커뮤니케이션스’ 17일자에 실렸다.

 

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