국내 연구진이 세계 최초로 차세대 양자 컴퓨팅 핵심 소재인 ‘양자 스핀 액체’의 구현 가능성을 입증했다.

울산과학기술원(UNIST)는 강원대와의 공동 연구를 통해 지난 18일 코발트 기반 벌집 구조 산화물에서 양자 스핀 액체의 특징인 ‘양자 요동’ 현상을 증가시키는데 성공했다고 19일 밝혔다.

양자 스핀 액체는 이론적으로 존재 가능성이 예측된 바 있으나, 실제 그 가능성을 실험으로 입증한 것은 이번이 최초인 것으로 알려졌다.

양자 스핀 액체는 자석과 비슷한 특징을 지니고 있으나, 극저온 상태에서 큰 차이를 보인다.

일반 자석은 온도가 낮아지면 물이 얼음으로 변하는 것처럼 상태가 변화하며 전자의 스핀이 정렬되는 현상이 발현되나, 양자 스핀 액체는 이러한 현상이 나타나지 않는다.

전자의 스핀이 정렬되지 않도록 하는 것이 양자 컴퓨터의 핵심 기술이기에 지금껏 많은 후보 물질이 발굴됐지만 대부분 효과가 없었다.

양자 스핀 액체 가능성을 증명한 UNIST 손창희 교수팀 [UNIST 제공]

이에 연구진은 코발트 기반 벌집 구조 산화물을 얇게 제작해 결정 구조의 변형을 막고 스핀 정렬 온도를 절반 이하로 낮추는 데 성공했다.

UNIST는 이번 연구를 통해 차세대 양자 컴퓨터 개발에 속도가 붙을 것으로 기대했다.

UNIST 손창희 교수는 "이번 연구로 박막 구조가 양자 스핀 액체 후보 물질의 스핀 상호작용을 효과적으로 조절할 수 있음을 확인했다"라고 강조했다.

이어 "향후 완전한 양자 스핀 액체가 개발된다면 오류가 없는 위상 양자 컴퓨터 구현이 가능할 것"이라고 덧붙였다.