다이아몬드의 규칙적 구조 깬 뒤 전자 등 입자 넣어 양자 계산
미국과 영국 연구팀이 다이아몬드 속 불순물을 이용해 미래의 컴퓨터인 양자컴퓨터에 활용할 정보처리 기술을 개발했다.
브렌던 로즈 미국 프린스턴대 전기공학과 연구원팀은 인공 다이아몬드 내부에 인위적으로 실리콘 성분을 넣어 다이아몬드 특유의 규칙적인 구조를 깬 뒤, 그 틈 안에 전자 등 입자를 넣어 양자계산 및 메모리에 활용하는 방법을 개발했다. 연구 결과는 사이언스 5일자에 발표됐다.
다이아몬드는 높은 온도와 압력에서 탄소가 규칙적인 3차원 구조를 이룰 때 탄생한다. 결점이 없어 보이지만, 사실 내부에 질소 등 불순물이 간혹 끼어들면서 원자 크기의 보이지 않는 작은 결점을 조금씩 갖고 있다. 이 결점은 마치 얼음 속 기포처럼 다이아몬드 내부에 빈 공간을 만들어낸다.
연구팀은 인공 다이아몬드를 만들면서 내부에 질소 결점 대신 실리콘 원자 결점을 넣어 성능을 개선했다. 실험 결과 실리콘 결점 속에 넣은 전자는 양자정보(스핀)를 기존 질소 결점보다 오래 유지할 수 있었다. 빛 방출에 의한 방해도 적었다. 연구팀은 논문에서 “원자 하나를 이용해 정보를 저장, 처리하는 양자메모리를 만들 때 특히 매력적인 기술”이라고 말했다.
윤신영 동아사이언스 기자 ashilla@donga.com