호주 과학자들이 원자 한 개로 양자 컴퓨터의 기본 데이터 단위인 양자 비트(큐비트)를 만들고 실제 사용하는데 성공, 실용 양자 컴퓨터의 실현에 큰 도약을 이뤘다고 사이언스 데일리와 NBC 뉴스가 19일 보도했다.

뉴사우스웨일스(UNSW) 대학 과학자들은 실리콘 칩 안에 넣은 단 한 개의 인(燐) 원자에 속한 전자 한 개의 스핀(입자의 자기적 방향, 즉 고유한 각<角>운동량)을 이용해 정보를 읽고 쓸 수 있었다고 네이처지 최신호에 발표했다.

연구진은 “우리는 처음으로 스핀에 저장된 데이터를 조작해 큐비트를 만들어 낼 수 있었다. 이는 단 한 개의 원자를 바탕으로 한 실리콘 양자 컴퓨터를 실현하는데 핵심적인 진전”이라고 강조했다.

이런 연구 성과는 마이크로파장(場)을 이용해 인 원자에 속한 전자를 유례없이 자유롭게 제어할 수 있었기 때문에 가능했다. 인 원자는 특수 설계된 실리콘 트랜지스터 옆에 배치됐다.

연구진은 “우리는 일반 실리콘 컴퓨터 칩과 매우 비슷한 방식으로 만들어진 장치를 이용해 단 한 개의 원자에 속하는 전자를 분리하고, 측정하고 제어할 수 있었다”면서 이는 키보드로 숫자를 입력하는 것과 마찬가지이지만 지금까지 실리콘 안에서 이런 조작이 이루어지기는 처음이라고 설명했다.

1과 0의 두 가지 형태, 즉 2진법 ‘비트’로 정보를 저장하는 기존 컴퓨터와 달리 양자 컴퓨터에서는 이른바 ‘큐비트’라고 불리는 양자 비트 하나로 0과 1의 상태를 동시에 표시할 수 있어 트랜지스터가 ‘ON’과 ‘OFF’ 사이의 수없이 많은 상태를 오가기 때문에 기존 컴퓨터와는 비교할 수 없을 정도로 빠른 계산능력을 갖게 된다.

연구진은 “현대식 암호체계 해독이나 데이터베이스 조사, 생물학적 분자와 약물의 모델화 등 대규모 데이터가 수반되는 문제를 포함해 현재까지 세계에서 가장 연산능력이 큰 슈퍼컴퓨터로도 계산이 불가능한 복잡한 문제도 양자 컴퓨터로 풀 수 있다”고 말했다.

이들의 연구 성과는 실리콘으로 양자 컴퓨터를 만드는데 매우 큰 중요성을 갖는다. 실리콘은 이미 현대 컴퓨터 산업의 핵심을 차지하고 있고 과학적으로도 깊이 이해되고 있기 때문이다.

연구진의 다음 목표는 큐비트 쌍들을 결합시켜 2큐비트의 논리게이트, 즉 양자컴퓨터의 기본 단위를 만드는 것이다.

연합뉴스