초전도 양자컴퓨터를 향하여

전문가 제언

○ 반도체를 기반으로 하는 현재의 컴퓨터는 메모리 집적화가 한계에 도달할 상황이다. 소자의 소형화에 따른 사용 에너지의 한계와 전자의 양자역학적 현상이 나타나기 때문이다.

○ 양자컴퓨터는 정보를 양자상태로 저장하고 읽으므로 기존 컴퓨터의 원리적 한계에 얽매이지 않는다. 계산속도가 지수 함수적으로 가속되므로 현재의 디지털 컴퓨터로는 해결할 수 없는 문제를 풀 수 있을 것으로 예상한다.

○ 양자컴퓨터의 기본소자인 양자비트(qubit)는 광양자 큐빗, 양자점 전하 큐빗, 초전도 큐빗, NMR 큐빗 등 다양하다. 각각 장단점이 있다.

○ 이 논문에서는 고체소자인 초전도 큐빗을 이용한 양자컴퓨터의 현황과 앞으로의 발전 방향을 소개한다. 조셉슨 접합이 기초이며 초전도 양자간섭장치(SQUID), 쿠퍼쌍(Cooper pair) 상자 등이 이용된다.

○ 초전도체를 약하게 연결한 구조의 조셉슨소자는 거시적인 양자효과를 보여준다. 이미 전통적인 기억소자와 정밀측정에 사용되며 박막기술을 이용한 집적화도 가능하다. 고체소자이므로 장점이 있다.

○ 큐빗은 양자상태의 결맞음(coherence), 중첩(superposition), 비국소성, 얽힘(entanglement)과 같은 양자역학적 개념의 산물이다. 이런 양자역학적 개념의 실현은 아직 초기 단계이다. 하드웨어 문제뿐만 아니라 큐빗을 작동하는 알고리즘도 기존의 정보처리기술과는 다르므로 많은 연구가 필요하다.

○ 양자컴퓨터의 개발은 기초적인 물리학의 발전과 전자공학, 정보공학과 같은 기술의 발달이 상호보완적으로 이뤄져야 가능할 것이다.

○ 미국은 산학연 공동으로 큐빗의 생성, 작동, 검출기술을 개발한다. 유럽과 일본에서도 국가적인 차원의 연구가 수행 중이다. 국내에서는 기초적인 연구조차도 할 여건이 충분치 않다. 분발이 필요한 시점이다.

저자

J.-S. Tsai

자료유형

학술정보

원문언어

일어

기업산업분류

정보통신

연도

2009

권(호)

78(1)

잡지명

應用物理

과학기술
표준분류

정보통신

페이지

3~14

분석자

박*철

분석물

• 초전도 양자컴퓨터를 향한 기술개발.pdf [417,660 byte]

이미지변환중입니다.