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[IT뉴스]랜덤 생성 '양자 벽돌' 일렬로 줄 세운다..양자 컴퓨터 난제 해결 실마리 발견

온카뱅크관리자

2026-02-20 13:37:30

<div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div>  <strong class="summary_view" data-translation="true">보도기사</strong> 
        <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> 
         <section dmcf-sid="umpd76u53I">
          <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="7e262414aefd1e982a9f9a42a0b3440d25e2d9d135ad04c0ad182187c9c88f98" dmcf-pid="7sUJzP71pO" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="양자 컴퓨터 상용화의 걸림돌로 꼽히는 '무작위 생성' 양자 큐비트" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202602/20/551724-22lyJQR/20260220133227135flxm.jpg" data-org-width="600" dmcf-mid="1Hba2d9U0y" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img4.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202602/20/551724-22lyJQR/20260220133227135flxm.jpg" width="658"></p>
           <figcaption class="txt_caption default_figure">
            양자 컴퓨터 상용화의 걸림돌로 꼽히는 '무작위 생성' 양자 큐비트
           </figcaption>
          </figure>
          <div contents-hash="7d0ba76a72de9aeeb39269fde3153404704178b392b1e1d9c5953dadf5716d81" dmcf-pid="zOuiqQzt0s" dmcf-ptype="general">
           <br>
           <div>
            ◆ 랜덤 생성되는 양자 벽돌(큐비트)
            <br>
            <br>국내 연구진이 지금까지 무작위로 생성되던 양자 큐비트를 벽돌 쌓듯 원하는 위치에 정교하게 배열하는 기술을 개발해 양자컴퓨터 상용화의 걸림돌이었던 '대량 생산' 문제를 해결했습니다. 
            <br>
            <br>큐비트(Qubit)는 양자 컴퓨터의 가장 작은 정보 처리 단위로 양자중첩 원리에 따라 0과 1을 동시에 가질 수 있어 기존 비트보다 빠른 계산 속도 제공한다는 장점이 있습니다.
            <br>
            <br>영남대학교 김종수 교수 연구팀은 양자 컴퓨터 상용화의 핵심 난제인 큐비트의 대량 생산 가능성을 여는 집속이온빔(FIB) 기반 초정밀 반도체 나노구조 정렬 성장 원천기술을 개발했습니다.
            <br>
            <br>이번 연구 성과는 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 나노·소재기술개발사업(기반구축-팹고도화)의 지원으로 수행됐으며, 지난 1월 세계 최대 가전·IT 전시회인 'CES 2026'에서 공개됐습니다.
           </div>
          </div>
          <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="8fcf8eed4d2c0b573c6af62134661b2e1d9b5263e7f7922b4d29b411dd70ca75" dmcf-pid="qUiSomLxum" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="CES 2026에서 공개된 이번 연구 성과" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202602/20/551724-22lyJQR/20260220133227290smsx.jpg" data-org-width="600" dmcf-mid="ULFMpf0HuC" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img4.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202602/20/551724-22lyJQR/20260220133227290smsx.jpg" width="658"></p>
           <figcaption class="txt_caption default_figure">
            CES 2026에서 공개된 이번 연구 성과
           </figcaption>
          </figure>
          <div contents-hash="18f246ac778726005878f9c448a6151f4c00bd3dae0af4df3da7b77a3fe5881c" dmcf-pid="BunvgsoMFr" dmcf-ptype="general">
           <div>
            ◆ 문제 핵심은 '무작위성'
            <br>
            <br>세계적으로 연구가 활발한 '자발 형성(Self-assembled)' 방식의 양자점 성장 방식은 고품질 소자 구현은 가능하지만, 생성 위치와 크기를 조절할 수 없는 '무작위성'이 한계로 꼽힙니다. 
            <br>
            <br>여기서 자발 형성 성장은 인위적인 패턴 없이 자연적인 물리 현상(격자 불일치 등)을 이용해 나노 구조를 만드는 방식을 의미합니다.
            <br>
            <br>쉽게 설명하면, 좋은‘'벽돌(양자점)'은 있지만, 설계도대로 벽돌을 쌓을 '건축 기술(제어 공정)'이 부재한 것으로 볼 수 있는데, 양자 컴퓨터가 실험실 수준을 넘어 상용화 단계로 진입하기 위해서는, 수백만 개의 큐비트가 설계된 회로도에 따라 정밀하게 배열되고 연결되어야 합니다.
            <br>
            <br>기존의 무작위 성장 방식으로는 큐비트 간의 거리를 일정하게 유지하거나 특정 위치에 소자를 배치하는 것이 불가능해, 양자 얽힘 제어와 대규모 양자 집적회로 구현 등 복잡한 양자 회로 구현과 대량 생산을 가로막는 현대 물리학의 대표적 난제로 꼽힙니다.
           </div>
           <div>
            <br>◆ 원하는 곳에 '착착'
            <br>
            <br>연구팀은 물리적 가공(FIB)과 화학적 성장(MBE)을 진공상태에서 연계한 독창적 공정으로 불순물 오염 없이 고품위 양자 구조를 제작할 수 있는 기반을 마련했습니다. 이는 단일 양자점뿐만 아니라 복합 양자구조까지 구현 가능한 '양자 소자 정밀 제작 플랫폼'을 구축한 성과입니다.
            <br>
            <br>어떻게 가능했을까요?
            <br>
            <br>연구팀은 반도체 양자점의 위치와 크기를 원자 단위에서 제어하기 위해, 물리적 가공 장비인 집속이온빔(FIB)과 화학적 성장 장비인 분자선박막증착기(MBE)를 결합한 '초고진공 연계 하이브리드 공정'을 고안해 냈습니다.
            <br>
            <br>연구팀은 먼저 양자점이 자라나는 '초기 핵 생성' 과정을 제어하기 위해 집속이온빔(FIB)을 이용한 전처리 공정 기술을 개발했습니다.
            <br>
            <br>이어 나노미터(nm) 단위의 정밀도로 기판을 가공해 양자점의 씨앗 역할을 하는 '갈륨(Ga) 액적'을 원하는 위치에 정확한 크기로 배열하는 데 성공했습니다. 
            <br>
            <br>수~수십 나노미터(nm) 수준의 정밀도로 Ga 액적의 크기와 위치를 제어하는 데 성공한 건데, 이는 머리카락 굵기의 10만 분의 1 수준의 오차 범위 내에서 양자점을 배열할 수 있음을 의미합니다.
            <br>
            <br>우연에 의존하던 기존의 성장 방식을 공학적 통제가 가능한 영역으로 전환한 핵심 성과라고 할 수 있습니다.
            <br>
            <br>현재 연구팀은 이 정밀 제어 기술을 바탕으로 분자선박막증착(MBE) 장비와의 연계 공정을 확립하는 연구를 진행 중입니다.
            <br>
            <br>향후 MBE 장비가 구축되면 앞서 확보한 '정렬된 Ga 액적' 위에 고순도 반도체 결정을 성장함으로써, 완벽하게 제어된 양자 큐비트 구조의 대량 실현이 가능할 전망입니다.
            <br>
            <br>김종수 교수는 이번 연구에 대해 "기존 성장 방식의 낮은 수율 문제를 해결하고, 양자 큐비트의 대량 생산과 고집적 회로 구현을 가능케 하는 기술적 토대를 마련한 데 의의가 있다"라며, "이는 우리나라가 차세대 양자 컴퓨팅 하드웨어 분야에서 기술 주도권을 선점하는 중요한 토대가 될 것으로 기대된다"라고 밝혔습니다. 
           </div>
          </div>
          <p contents-hash="685159bfa7b761694238ee31cb08a964b2c3434ce837a5d621445c43def7b18b" dmcf-pid="b7LTaOgRzw" dmcf-ptype="general">(사진=한국연구재단/픽셀 이미지) </p>
          <p contents-hash="9249e2ed187162e79fb80dd063c296b668c8a7ee2518e19eb6055dfd4e635ba4" dmcf-pid="KzoyNIaeFD" dmcf-ptype="general">조형준 취재 기자 | brotherjun@tjb.co.kr</p>
         </section> 
        </div> 
        <p class="" data-translation="true">Copyright © TJB </p>

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