[이건 알고 주식하자]상온에서도 국내 연구진의 놀라운 발견 양자컴퓨터 주식 관련 정보

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국내 연구진, 상온에서 대규모 양자 얽힘 현상 구현 가능한 양자 소재 발견

최근 한국원자력연구원 첨단양자소재연구실 김재욱 박사 연구진이 상온에서도 대규모 양자 얽힘 현상을 구현할 양자 소재 후보 물질 발굴에 성공했습니다. 이번 연구의 성공은 양자컴퓨터 소자 등에 쓰일 수 있는 양자스핀액상(QSL) 물질 응용에도 도움이 될 것으로 기대됩니다. 

1. 양자 스핀 액상(QSL) 물질이란?

QSL 물질은 새로운 자기 상태의 물질로 양자 요동에 의한 대규모 양자 얽힘이 가능합니다. 이로 인해 양자 오류를 대폭 줄인 양자컴퓨터 구현에 필요한 강력한 후보 소재로 꼽힙니다. 매사추세츠공대(MIT) 등 연구그룹은 이론상 QSL 물질에서 양자 얽힘으로 발생하는 스피논이라는 준입자가 빛과 상호작용하며, 스피논에 의한 광학전도도가 빛의 주파수 제곱에 비례할 것이라고 예측했습니다. 

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2. 실험적 증명의 어려움과 탈피

하지만 수많은 QSL 후보 물질에 대한 검증이 이뤄지고 있음에도 불구하고, 불순물이나 무질서한 물질 구성 등으로 인해 광학전도도-주파수 제곱 비례 현상을 실험적으로 확인할 수 없었습니다. 이에 김 박사 연구진은 최초로 QSL 후보 물질 중 하나인 터븀인듐산화물(TbInO₃) 단결정에서 이 현상을 실험적으로 확인하는 데 성공했습니다. 

레이저 부유 용융로를 사용해 고품질의 TbInO₃ 단결정을 합성한 후, 테라헤르츠 전자기파를 물질에 쪼여 광학전도도를 측정하는 분광실험을 진행했습니다. 실험은 극저온에서 상온에 이르는 넓은 온도 범위와 다양한 자기장, 주파수 대역에서 진행되었으며, 특정 영역에서 광학전도도가 정확히 주파수 제곱에 비례함을 입증했습니다. 실온(약 27도) 상태에서도 광학전도도 비례 현상이 나타났습니다. 

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3, 이번 연구의 의미와 향후 발전 방향

연구진은 이번 성과를 바탕으로 터븀인듐산화물(TbInO₃)이 무오류 양자컴퓨터의 소자로 응용할 수 있는지 등을 더 연구할 계획입니다. 김 박사는 이번 연구 결과가 "양자스핀액상 물질의 오래된 이론적 예측을 실험적으로 검증한 첫 사례"라며 "향후 양자컴퓨팅 및 양자 센서 소자의 설계에 큰 도움이 될 것"이라고 말했습니다. 이 연구 결과는 세계적 학술지 네이처 피직스에서 게재되었습니다. 

요약하자면, 국내 연구진이 상온에서 대규모 양자 얽힘 현상을 구현할 양자 소재 후보 물질을 발견한 것은 양자 스핀 액상 물질의 이론적 예측을 실험적으로 검증한 첫 사례로, 향후 양자컴퓨팅 및 양자 센서 소자를 설계하는데 중요한 도움이 될 것으로 기대됩니다. 이를 통해 국내 연구진의 놀라운 발전과 날로 진화하는 양자 기술에 대한 관심이 한층 높아질 것으로 예상됩니다.