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국내 연구진, 나노미터 단위로 정밀한 다이아몬드 큐비트 생성 성공

한국과학기술연구원(KIST) 양자정보연구단 연구팀은 나노 홀 마스크를 이용해 다이아몬드 큐비트(양자정보 기본단위)를 정밀도로 생성하는 데 성공하였습니다. 이 기술은 상온에서 작동하는 양자컴퓨터 제작에도 적용될 수 있을 것으로 보입니다.

나노 홀 마스크는 큐비트 생성 과정에서 일종의 우산 역할을 합니다. 정해진 위치가 아니라 비처럼 쏟아지는 이온이 마스크에 있는 미세 구멍을 따라 정확한 위치에 주입되면 큐비트가 생성됩니다. 큐비트 개수가 증가함에 따라 양자컴퓨터의 정보처리 능력도 향상됩니다.

현재 양자컴퓨터 분야에서 선두를 달리고 있는 기업들은 IBM, 구글 등의 글로벌 기업입니다. 이들은 초전도체 방식을 사용한 큐비트를 이용하고 있습니다. 그러나 초전도체는 극저온 환경에서 동작하기 때문에 온도 유지를 위한 장치가 많이 필요한 단점이 있습니다.

이에 반해 KIST는 상온, 대기압에서 동작하는 다이아몬드 큐비트 기반 양자컴퓨터를 개발 중입니다. 기존의 다이아몬드 큐비트 생성 방법으로는 분자 주입을 통해 2~3개의 큐비트를 만들거나 홀이 큰 마스크를 통해 정밀한 위치 제어가 어려운 큐비트를 생성할 수 있었습니다. 그러나 이러한 방법은 안정적이고 고성능의 큐비트를 늘려갈 수 있는 한계가 있었습니다.

연구진은 이번 연구를 통해 자체 개발한 10nm 이하 크기의 나노 홀 마스크를 이용하여 다이아몬드 큐비트를 제작하였습니다. 다이아몬드 큐비트 형성에 필요한 이온은 마스크의 나노 홀을 통해서만 주입되기 때문에 정확한 위치에 큐비트를 생성할 수 있었습니다. 연구진은 나노 홀 마스크를 통해 제작한 큐비트를 측정하였고, 이 기술의 양자컴퓨터 제작에 대한 응용 가능성을 확인하였습니다.

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