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[IT뉴스]‘자석으로 양자컴 만든다’… 세계 최초 마그논 양자연산 실현

온카뱅크관리자

2025-05-06 08:27:29

<div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div>  <strong class="summary_view" data-translation="true">KAIST 물리학과 김갑진 교수팀<br>미국 아르곤 국립연구소-일리노이대 UIUC 공동연구<br>세상에 없는 기술 제안 아이디어에서 출발<br>극저온 냉각장비 없이 상온 작동 양자컴 개발 토대 마련</strong> 
        <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> 
         <section dmcf-sid="WIWG99iBwy">
          <p contents-hash="8720fce56fcb54bcf60845bdf761889bcc7770e2c463ebeaf9a7110974cfa1a6" dmcf-pid="YRgNyyuSsT" dmcf-ptype="general"> [이데일리 김현아 기자] KAIST(총장 이광형)가 ‘자석으로 양자컴퓨터를 만든다’는 전례 없는 발상으로 세계 최초 자성체 기반 양자연산 핵심 기술을 실현하는 데 성공했다.</p>
          <p contents-hash="2a5df4c72ba813e8ca7ee7ad03b1ea10f8f31dd26dc0fe39e6320705f1095c06" dmcf-pid="GeajWW7vsv" dmcf-ptype="general">KAIST 물리학과 김갑진 교수 연구팀은 미국 아르곤 국립연구소(Argonne National Laboratory), 일리노이대 어바나-샴페인(UIUC)과의 공동 연구를 통해, 자석의 성질을 이용한 ‘광자-마그논 하이브리드 칩’을 개발하고, 양자연산에 필수적인 다중 펄스 간 결맞음 간섭 현상을 실시간으로 구현하는 데 세계 최초로 성공했다고 6일 밝혔다.</p>
          <p contents-hash="696f03d988374e9c95412376ddba629d7d4cfbe2648652da7deada95bcac9a50" dmcf-pid="HdNAYYzTsS" dmcf-ptype="general">이 연구는 KAIST의 ‘글로벌 특이점 연구사업’의 일환으로 진행됐으며, “자석으로 양자컴퓨터를 만들 수 있을까?”라는 파격적인 질문에서 출발한 도전적 연구로, 양자 스핀트로닉스(quantum spintronics) 분야의 새로운 지평을 열었다는 평가를 받고 있다.</p>
          <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="eb0e8290f909092f543e6a901549318382d826ccda9ab552d3bf3bead0e505cf" dmcf-pid="XJjcGGqyIl" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="물리학과 송무준 박사(왼쪽), 물리학과 김갑진 교수(오른쪽)이다. 사진=KAIST" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202505/06/Edaily/20250506081723912rwll.jpg" data-org-width="670" dmcf-mid="x5eJII1mOY" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img1.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202505/06/Edaily/20250506081723912rwll.jpg" width="658"></p>
           <figcaption class="txt_caption default_figure">
            물리학과 송무준 박사(왼쪽), 물리학과 김갑진 교수(오른쪽)이다. 사진=KAIST
           </figcaption>
          </figure>
          <div contents-hash="1d98c3ada4a6e59c15f9c2992645ab63f878af062edec736293a1209e8d8814d" dmcf-pid="ZiAkHHBWwh" dmcf-ptype="general">
           <strong>양자정보 신호, 자석 사이에서 손실 없이 전달</strong>
          </div>
          <p contents-hash="7e5e45685fdd4770b98feb5c24978f035145e2cd6b4b1ded928d41ddbf7c7ee5" dmcf-pid="5ncEXXbYrC" dmcf-ptype="general">연구진은 자성체 ‘이트륨 철 가넷(YIG)’을 활용해 마그논(magnon)이라 불리는 자석 내부의 스핀 집단 진동을 생성하고, 이를 초전도 회로와 결합해 멀리 떨어진 자석 간 위상 정보를 실시간 전송·조절할 수 있음을 입증했다. </p>
          <p contents-hash="a4dbc8a2dc6c36888fe7a369c7ba8996cce4a0af5ad646d63f9f8d7327d352c9" dmcf-pid="1LkDZZKGOI" dmcf-ptype="general">두 개의 YIG 구체를 12mm 간격으로 배치하고, 그 사이에 구글·IBM 양자컴퓨터에 쓰이는 초전도 공진기를 설치하여 실험한 결과, 최대 4개의 마이크로파 펄스를 입력했을 때 마그논 신호가 손실 없이 전달되었고, 간섭 제어까지 성공했다.</p>
          <p contents-hash="801f42f01900b759a298900cfcfbf785859e89c79bc3b4f0e3d3b1d248e85df6" dmcf-pid="toEw559HmO" dmcf-ptype="general">특히 각 펄스 간 시간 차이와 주파수를 정밀 조정함으로써 마그논 위상 정보의 보강 및 상쇄 현상을 실시간으로 관측했고, 이를 통해 마그논 양자 상태 제어가 가능하다는 점을 세계 최초로 입증했다.</p>
          <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="82fcd2e98de0688dd04c0918b19caf6062f81822e9cc66bf746f29d7d57ecfdc" dmcf-pid="FAsI008trs" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="초전도 회로 기반 마그논-광자 하이브리드 시스템. 출처=KAIST" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202505/06/Edaily/20250506081725207glek.jpg" data-org-width="643" dmcf-mid="y2PxwwGkrW" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img4.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202505/06/Edaily/20250506081725207glek.jpg" width="658"></p>
           <figcaption class="txt_caption default_figure">
            초전도 회로 기반 마그논-광자 하이브리드 시스템. 출처=KAIST
           </figcaption>
          </figure>
          <div contents-hash="9d7dd98ac5ada9ef12a0699cbf0595669e6f8a6a31d0bed7ea90edb7feb6fa99" dmcf-pid="3cOCpp6Frm" dmcf-ptype="general">
           <strong>양자 스핀트로닉스와 상온 작동 양자컴퓨터의 가능성 제시</strong>
          </div>
          <p contents-hash="bbd19c422c435ab6bdf1adc8e4888d0e7b6a12885a00d18f1eaeb8c59b8aff80" dmcf-pid="0kIhUUP3Dr" dmcf-ptype="general">마그논은 비상호성(nonreciprocity) 특성을 활용해 양자 노이즈를 줄이고, 광 및 마이크로파와 동시 결합이 가능하다는 장점이 있다. </p>
          <p contents-hash="f103ae69445a36a0555384858c29aaacba9ccff74db17bf766437abf32b69065" dmcf-pid="pECluuQ0mw" dmcf-ptype="general">특히 반강자성체(antiferromagnet)를 적용하면 THz 대역에서 작동하는 차세대 양자컴퓨터 구현도 기대된다. </p>
          <p contents-hash="5197d3cd4d98a7fec209026b41d76355f45e75a166ae407801e408a09314d18e" dmcf-pid="UDhS77xpID" dmcf-ptype="general">이는 복잡한 극저온 냉각장비 없이도 상온에서 작동 가능한 양자컴퓨터 개발의 토대를 마련하는 성과로, 하드웨어 제약을 극복할 중요한 단초가 될 전망이다.</p>
          <p contents-hash="7c48e0f1d6a1ae170896c33e7b10370df5554e4a0908566172b728223c540c0c" dmcf-pid="uwlvzzMUrE" dmcf-ptype="general">자성체 기반 양자연산이 실험적으로 검증되며, 새로운 양자컴퓨팅 플랫폼으로 발전할 가능성 제시한 셈이다. </p>
          <p contents-hash="b9389f93e77f8925201485eb1547f8abf8d18fadf3724ac4e3f1acba4b7f8c2e" dmcf-pid="7rSTqqRuwk" dmcf-ptype="general">이는 고속 양자통신, 소형 양자칩, 상온 작동 양자컴퓨터 등에 응용될 수 있다.</p>
          <p contents-hash="334a6097ccef508357a79cc5f0792a14e7ee6480543d975620cc7c00070a87fb" dmcf-pid="zmvyBBe7Ic" dmcf-ptype="general">김갑진 교수는 “세상에 없는 기술을 제안하라는 KAIST의 도전적 연구 프로그램에서 출발한 아이디어가 실험적 성과로 이어졌다”며 “이번 연구는 고효율 양자정보 처리 장치 개발을 위한 결정적인 전환점이 될 것”이라고 강조했다. </p>
          <p contents-hash="8d43ba860835e0abaa35301d2bf80acf8dd4f81a2236fb957d1f952a9287ceb6" dmcf-pid="qsTWbbdzsA" dmcf-ptype="general"><strong>국제 학술지 2건 연속 게재… 국내 양자기술 위상 높여</strong></p>
          <p contents-hash="c039fe85b60f662e8396eb78869dc5bc1435b600c96c9c8f85e21d0d56d90d48" dmcf-pid="BrSTqqRuEj" dmcf-ptype="general">이번 연구 결과는 세계적 학술지 Nature Communications(2025년 4월 1일)와 npj Spintronics(2025년 4월 17일)에 연이어 게재되며 학계의 주목을 받았다.</p>
          <p contents-hash="ca6a8c135c0cb9d7f83b7e3bfda578f3f377a3fcde145aeb35eb4f4c6185688e" dmcf-pid="bmvyBBe7EN" dmcf-ptype="general">이번 연구는 KAIST 글로벌특이점연구사업, 과학기술정보통신부 한국연구재단 중견연구, 선도연구센터, 양자정보과학 인력양성사업 및 미국 에너지부의 지원을 받아 수행됐다.</p>
          <p contents-hash="4fe3c95ee114f3dd5372c98134f812b56f4720a8d7ef6ee5275efe3463f428fb" dmcf-pid="KsTWbbdzra" dmcf-ptype="general">김현아 (chaos@edaily.co.kr) </p>
         </section> 
        </div> 
        <p class="" data-translation="true">Copyright © 이데일리. 무단전재 및 재배포 금지.</p>

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