양자 컴퓨터로 새로운 양자 자성체 극단적 특성 구현

연구 모식도와 실험 결과. (KAIST 제공)/뉴스1

국내외 연구진이 양자 컴퓨터로 새로운 양자 자성체의 극단적 특성을 구현하는 데 성공했다.

한국과학기술원(KAIST)은 물리학과 안재욱 교수 연구팀이 코펜하겐 대학 클라우스 뭴머 교수 연구팀과 양자 시뮬레이션을 수행하는 양자 컴퓨터 플랫폼으로 최근 가장 주목을 받는 리드버그 원자 양자 컴퓨터를 이용해 이 같은 성과를 냈다고 11일 밝혔다.

자성체 물질은 하드 디스크와 같은 전자제품을 비롯해 전력 발전 등에도 사용되는 등 현대 기술의 핵심 요소다.

연구팀은 리드버그 원자를 이용한 양자 컴퓨터를 이용해 양자 자성체를 설명하는 모형 중 하나인 하이젠베르크 모형을 양자 컴퓨터로 모방했다.

왼쪽부터 안재욱 KAIST 물리학과 교수·김강흔 대학원생, 코펜하겐 대학 클라우스 뭴머 교수, 덴마크 오르후스 대학 팬 양 박사후연구원. /뉴스1

하이젠베르크 자성체 모형은 자성체 스핀 간의 모든 방향(x, y, z 방향) 상호작용을 가정한 모형으로 양자 자성체의 대표적 모델 중 하나다.

연구팀은 특히 기존의 하이젠베르크 모형의 구현과 다르게, 이번 연구에서는 리드버그 원자의 강한 상호작용을 이용한 극단적 이방성(3차원 중 특정 방향이 다른 방향 대비 1000배 이상 강하게 상호작용하는 특성으로 새로운 연구영역이 확보됨)을 구현했다.

안재욱 교수는 “이번 연구는 리드버그 양자컴퓨터를 이용해 새로운 양자 물성을 연구할 수 있음을 보였다”며 “양자컴퓨터를 이용하는 물성 연구가 활발해질 것”이라고 말했다.

KAIST 물리학과 김강흔 대학원생 연구원과 덴마크 오르후스 대학의 팬 양 박사후연구원이 참여한 이번 연구는 삼성미래기술재단과 한국연구재단의 지원으로 수행됐다.

이번 연구 성과는 국제 학술지 ‘피지컬 리뷰 X’에 지난달 게재됐다.

(대전=뉴스1)