동아사이언스

물질이 나노미터(nm·10억분의 1m) 크기로 줄어들었을 때 나타나는 현상을 설명하는 양자역학은 실생활에서는 결코 느끼기 힘든 연구 분야다. 인간의 직관으로 설명하기 어려운 다양한 현상을 설명하는 최신 물리학이지만 여전히 밝혀지지 않은 분야가 많다. 하지만 초전도체나 양자컴퓨터처럼 인류의 생활을 한 번에 바꿀 잠재력을 가진 분야기도 하다. 이길호 포스텍 물리학과 교수가 이끄는 양자소자연구실은 양자역학을 실생활에 더 가까이 가져다 놓는 실험물리 연구를 진행하고 있다. 탄소 원자가 육각형으로 2차원 구조를 이루는 물질인...

국내 연구진이 고체 소재의 물성을 좌우하는 양자역학적 특성을 정확히 측정할 수 있다는 사실을 최초로 증명했다. 이는 그동안 측정이 불가능하다고 여겨지던 특성으로, 보안성이 높아 미래 통신 기술로 꼽히는 양자통신이나 특정 과제에서 강력한 연산 능력을 발휘할 수 있는 양자컴퓨터 소재 개발에 도움이 될 것으로 기대된다. 양범정 기초과학연구원(IBS) 강상관계물질연구단 교수(서울대 교수)와 임준원 책임연구원, 김규 한국원자력연구원 책임연구원팀은 고체의 ‘양자거리’ 측정 가능성을 세계 최초로 이론적으로 제시해 국제...

원래 전기가 통하지 않는 물질이지만 위상이 다른 두 물질의 경계에서 전도성을 갖는 물질을 위상부도체라고 한다. 이런 특성으로 위상부도체는 양자컴퓨터 등 다양한 분야에서 활용될 것으로 기대됐지만 고차원 위상부도체는 지금까지 이론적으로 존재할 것이라는 예측만 있었다. 포스텍은 이길호 물리학과 교수 연구팀이 미국 레이시언BBN테크놀로지, 독일 막스플랑크연구소, 홍콩과기대와의 공동연구를 통해 고차원 위상부도체의 존재를 관측하는 데 성공했다고 9일 밝혔다. 연구결과는 국제학술지 ‘네이처 머티리얼즈’ 6일자에 발...

미국의 국내 연구자가 금속 분자를 다른 금속 원자와 '충돌'시키는 방법으로 극저온 분자를 만드는 데 성공했다. 양자컴퓨터 등 입자를 자유자재로 제어해야 하는 분야나, 전혀 새로운 성질을 갖는 재료를 만들 때 도움이 될 것으로 기대된다. 손형목 미국 하버드대 물리학과 연구원과 울프강 케털리 매사추세츠공대(MIT) 교수, 줄리아나 박 연구원팀은 나트륨-리튬 분자와 나트륨 원자를 서로 충돌시키는 방법으로 모든 입자가 움직임을 멈추는 ‘궁극의 저온’인 절대0도(0K)에 근접한 500만 분의 1K를 인공적으로 만드는 데 성...

지난 10월 존 마르티니스 미국 샌타바버라 캘리포니아대 교수와 구글 인공지능(AI)퀀텀 연구팀은 기존 최강 슈퍼컴퓨터로 푸는 데 1만년 걸리는 과제를 200초만에 푸는 새로운 양자컴퓨터 칩 ‘시커모어’를 개발하고 성능을 시험하는 데 성공했다고 국제학술지 ‘네이처’ 에 공개했다. 과학계는 동요했다. 양자컴퓨터가 현존하는 가장 강력한 슈퍼컴퓨터를 압도해 ‘양자우월성’을 달성했다는 첫 연구 결과이기 때문이다. 연구팀은 현재 시커모어를 양자화학과 머신러닝 양자물리 분야에서 시험을 진행하고 있다...

그 동안 불가능하다고 여겨져 왔던 원자 하나 하나를 정확히 관측하고 제어할 수 있는 기술이 개발됐다. 양자컴퓨터의 정보 기본단위(양자비트, 큐비트)를 물리적으로 구현하고 제어하는 데 도움이 될 것으로 기대된다. 크리스토퍼 루츠 IBM 알마덴 연구소 연구원과 안드레아스 하인리히 기초과학연구원(IBS) 양자나노과학연구단장(이화여대 물리학과 석좌교수), 최태영, 박수현 팀리더, 배유정 연구위원팀은 단일원자를 정밀하게 관측하고 제어까지 할 수 있는 기술을 개발해 국제학술지 ‘사이언스’ 25일자에 발표했다. 원자로 구성...

한국과학기술연구원(KIST)은 조영욱 양자정보연구단 선임연구원과 김윤호 포스텍(POSTECH) 물리학과 교수 연구팀이 양자컴퓨터의 기본 정보단위인 '큐비트'를 읽는 과정에서 발생하는 양자역학적 현상의 원리를 규명했다고 17일 밝혔다. 큐비트는 양자컴퓨터의 기존 컴퓨터의 디지털 비트에 해당한다. 양자역학은 양자론의 기초를 이루는 물리학 이론체계로 그 기본원리에 따라 양자컴퓨터가 작동한다. 양자컴퓨터는 입자에 관한 물리학 기초이론인 양자역학의 원리를 이용한 차세대 컴퓨터 기술이다. 일반적인 컴퓨터보다 월등한 연산능...

꿈의 물질이라 불리는 육각형의 2차원 나노탄소물질 그래핀(Graphene)으로 양자컴퓨터의 핵심인 큐비트를 만들 수 없을까? 그래핀을 폭이 좁은 띠 모양으로 만든 것을 나노리본이라 부르는데, 최근 이를 이용하면 이온덫 방식의 연속된 양자 큐비트를 구현할 수 있다는 연구가 나왔다. 미국 캘리포니아대 버클리캠퍼스 물리학과 스티븐 루이 교수팀은 그래핀을 머리까락 두께의 1000만 분의 1인 약 5㎚(나노미터, 10억분의 1m) 이하로 구현한 두 개의 나노리본을 이용, 이온덫 방식의 양자 큐비트를 만드는 데 성공했다고 8일(현지시각) 학술지 &lsqu...

이번 주 사이언스 표지는 마치 성능 좋은 청소기같이 생긴 정체 불명의 기계가 차지했다. 이 기계의 정체는 표지 한 켠에 쓰여있는 ‘SINGLE-MOLECULE MAKER’, 즉, ‘단일 분자 제조기’ 라는 제목에서 유추할 수 있다. 사진 속 기계는 분자가 만들어지는 화학 반응을 일으키는 진공 챔버로, 챔버 안에는 화학반응을 일으킬 원자가 포획돼 있다. 오른쪽으로 뻗은 선을 통해 두 원자의 화학반응을 일으키는 레이저 빔이 나온다. 화학반응은 대개 반응물질이 만나서 충돌할 확률에 의해 결정된다. 각각의 반응물질의 운동...

‘꿈의 미래 컴퓨터’ 양자컴퓨터 개발 경쟁에 한국 연구자들이 본격적인 출사표를 던졌다. 지난달 23~24일 경기도 수원 성균관대에서 열린 제1회 양자정보학술대회를 계기로 물리학, 광학, 재료과학, 전자공학 등 국내외 관련 분야 연구자들이 연구 현황을 교환하는 등 협력 연구에 들어갔다. 프로그램위원장인 김윤호 포스텍 물리학과 교수는 “중국과 유럽, 미국 등 양자 강국들이 약진하는데 국내 연구 역량이 흩어져 있다는 판단에 학술대회를 기획했다”고 말했다. 양자컴퓨터는 원자나 이온, 전자 또는 빛 알갱이(광자) 등...