도용주 광주과학기술원(GIST) 물리·광과학과 교수와 김봉수 한국과학기술원(KAIST) 교수 공동연구팀이 위상 절연 나노선을 쓴 초전류 트랜지스터로 거시적 양자투과 현상을 구현하는 데 성공했다.
이에 따라 위상 초전류를 이용한 새로운 양자 정보 소자 연구에 크게 기여할 수 있게 됐다. 앞으로 절연 나노선을 활용해 위상학적으로 안정된 양자 상태를 구현할 것으로도 기대된다.
이론 물리학자들은 위상 절연체를 이용한 초전류 소자를 사용한다면 위상학적으로 안전하게 양자 상태를 보존할 수 있는 양자 컴퓨터를 구현할 수 있을 것으로 예측하고 있다.
공동 연구팀은 은·셀레늄(Ag2Se) 위상절연 나노선 위에 초전도 알루미늄 전극을 증착해 위상 초전류 트랜지스터를 제작했다. 소자에 흐르는 초전류의 임계 전류 부근에서 나타나는 초전류·정상전류 스위칭 분포를 통계적으로 측정해 절대온도 0.8 켈빈 이하에서 초전류의 거시적 양자투과 현상을 관측했다. 도 교수는 “위상 초전류 소자를 이용한 양자 컴퓨터라는 최종 목표에 한걸음 더 가까이 다가간 것을 뜻한다”며 “조금 더 기술적인 진보를 이룬다면 초전류 양자 우물에서 발생하는 에너지 양자화를 실험적으로 관측하고 이를 게이트 전압을 써서 인위적으로 조절할 수 있을 것”이라고 말했다. /고광본 선임기자 kbgo@sedaily.com
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