초전도체·반도체 융합 신소재 개발 착수...양자컴퓨터 상용화 앞당긴다

꿈의 컴퓨터로 불리는 양자컴퓨터 상용화를 위한 핵심 기술 개발에 덴마크와 미국 연구진이 힘을 합쳤다. 덴마크 코펜하겐 대학 닐스 보어 연구소와 미국 뉴욕 대학 양자 정보 물리학 센터는 초전도체와 반도체의 특성을 결합한 새로운 양자 소재 개발에 착수했다고 밝혔다.
29일(현지시각) 양자 과학 관련 사이트 '아조퀀텀'에 따르면 양자컴퓨터는 슈퍼컴퓨터를 능가하는 연산 능력으로 신약 개발, 금융 모델링, 인공지능(AI) 연구 등 다양한 분야에서 혁신을 가져올 것으로 기대된다. 하지만 아직까지 상용화에는 여러 기술적 난관이 존재한다. 그중 하나가 바로 양자 컴퓨터의 핵심 부품인 큐비트(qubit)의 안정성과 확장성 문제다.

현재 큐비트는 극저온 초전도 환경에서만 작동하며, 외부 환경 변화에 매우 민감하다. 또한, 큐비트 수를 늘려 양자 컴퓨터의 성능을 높이려면 복잡한 제어 시스템이 필요하다. 이러한 문제를 해결하기 위해 연구진은 초전도체와 반도체의 장점을 결합한 새로운 소재 개발에 집중하고 있다.

초전도체는 전기 저항이 없어 에너지 손실 없이 전류를 흐르게 할 수 있다. 반도체는 전류 흐름을 제어하여 정보를 처리하는 데 사용된다. 두 물질의 특성을 결합하면 큐비트의 안정성과 확장성을 크게 향상시킬 수 있을 것으로 기대된다.

이번 연구는 코펜하겐 대학의 노보 노르디스크 재단 양자 컴퓨팅 프로그램(NQCP)과 뉴욕 대학의 양자 정보 물리학 센터(CQIP)의 협력으로 진행된다. NQCP는 생명과학 분야 양자 컴퓨팅 개발을 목표로 하며, CQIP는 하이브리드 반도체-초전도체 시스템 연구에 대한 깊은 경험을 보유하고 있다.

양 기관은 이번 협력을 통해 상호 보완적인 강점을 활용하여 양자 컴퓨팅 기술 발전에 기여할 것으로 기대하고 있다. 코펜하겐 대학의 페테르 크로그스트럽 교수는 "이번 연구는 양자 컴퓨팅 분야에서 중요한 이정표가 될 것"이라며 "새로운 소재 개발은 양자 컴퓨터 상용화를 앞당기고 다양한 분야에서 혁신을 가져올 것"이라고 말했다.

새로운 양자 소재 개발은 양자 컴퓨터뿐만 아니라 양자 센서, 양자 통신 등 다양한 양자 기술 분야에도 영향을 미칠 것으로 예상된다. 양자 센서는 기존 센서보다 훨씬 높은 감도와 정확도를 제공하며, 의료, 환경, 보안 등 다양한 분야에서 활용될 수 있다. 양자 통신은 해킹이 불가능한 완벽한 보안 통신을 가능하게 하여 금융, 군사 등 민감한 정보를 다루는 분야에서 혁신을 가져올 수 있다.
이번 연구는 아직 초기 단계이지만, 성공적으로 마무리될 경우 양자 기술 분야의 발전을 가속화하고 혁신적인 변화를 가져올 것으로 기대된다.


이태준 글로벌이코노믹 기자 tjlee@g-enews.com