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| 김제형 울산과학기술원 자연과학부 교수.(사진제공=울산과학기술원) |
울산과학기술원(UNIST)은 김제형 자연과학부 교수가 미국 메릴랜드대의 에도 왁스(Edo Waks) 교수팀과 공동으로 양자정보 처리에 이용하는 광소자에 필요한 핵심 기술을 개발했다고 27일 밝혔다.
이 기술은 전자소자에서 빛을 제어하는 실리콘 광학구조와 빛을 생성할 양자점(Quantum dot)을 정밀하게 결합한 것으로 알려졌다. 빛을 이용한 양자컴퓨터를 구현할 새 접근법으로 학계의 주목받고 있다.
양자정보는 1과 0로 구분되는 비트(Bit) 대신 중첩 원리를 이용해 1과 0을 동시에 표현하는 것이 가능한 양자 비트(Quantum Bit·양자정보의 기본 단위)를 이용한다.
양자정보 처리에는 원자나 빛 등 다양한 접근 방식이 있는데 무엇이 양자컴퓨터로 이어질지는 미지수다.
김 교수팀은 빛을 이용한 양자정보 처리에 집중했다.
빛의 편광이나 시간, 경로 정보 등을 이용하면 전자의 스핀(Spin)처럼 양자 비트를 구현할 수 있기 때문이다.
최근 양자 물리의 특징인 중첩성, 양자얽힘, 복사 불가능성을 나타내는 양자광원 등이 개발돼 이를 이용한 양자 시뮬레이터나 양자전송, 양자암호와 같은 응용기술이 활발히 연구중이다.
실제 양자정보 처리에 사용할 상용화 기술을 개발하려면 소자 안에서 양자광학 실험이 가능해져야 한다. 이런 실험 결과들은 향후 빛을 이용한 양자컴퓨터나 양자통신 등의 기반이 된다.
김 교수는 "광자 기반으로 집적 양자 광소자를 만들려면 하나의 칩 안에서 많은 양자광원을 만들고 제어하는 기술이 필요하다"며 "이번 연구에서는 양자점으로 고효율의 양자광원을 만들고, 실리콘 기판으로 빛을 제어하는 길을 만들어 양자 광소자의 기본형을 제시했다"고 밝혔다.
그는 "앞으로 실리콘 기판 위에 더 많은 양자점을 결합하면서 집적성을 높이는 게 목표"라면서 "이 기술에 다수의 양자광원에 대한 파장 제어 등의 연구가 추가되면 실질적으로 활용 가능한 양자 광소자 개발로 이어질 것"이라고 말했다.
