2016.04.11

"퀀텀 컴퓨팅, 다이아몬드가 해답일 수도" MIT 연구진

Brian Cheon | IDG News Service
퀀텀 컴퓨팅의 핵심은 원자 수준의 정보단위인 '큐비트(qubits)가 한번에 하나 이상의 물성을 지니도록 하는 것이 관건이다. '중첩'(superposition)으로 알려진 이 특성이 퀀텀 컴퓨팅이 지닌 놀라운 잠재력의 원천이다.

그러나 문제는 이 상태를 유지시키는 것이 어렵다는 점이다. 지난주 MIT 연구진이 합성 다이아몬드를 이용함으로써 이 문제를 획기적으로 해결할 가능성을 찾아냈다고 전했다.

연구진에 따르면 큐비트의 안정성을 유지시키는 것이 그간 숙제였다. 동작을 위해서는 측정이 필요한데, 측정 과정 자체가 중첩 상태를 파괴하는 것이다. 이에 따라 퀀텀 컴퓨팅을 연구해온 연구진은 실용상황에서는 꼭 필요한 필드백 제어 없이 연구를 진행해왔다.

MIT의 새로운 접근법은 측정을 필요로 하지 않고도 퀀텀 중첩을 유지할 수 있는 피드백 제어 시스템에 대한 것이다. 다이아몬드 내의 질소 공동 센터(nitrogen-vacancy center)를 이용함으로써 이를 달성한다.

MIT 핵 과학 및 엔지니어링 부교수 팔로아 카펠라로 등 연구진은 "피드백을 위해 전통적인 콘트롤러를 채택하는 대신, 퀀텀 콘트롤러를 이용한다. 콘트롤러가 양자이기에 현상 파악을 위한 측정 작업을 필요로 하지 않는다"라고 설명했다.

순수 다이아몬드는 탄소 원자가 격자 구조로 배열돼 있다. 탄소 미립자가 당초 있어야 할 격자에서 사라지면 '공동'(vacancy) 상태로 간주된다. 만약 질수 원자가 탄소 원자의 자리에 대신 삽입되면 질소 공동(NV) 센터라로 변모한다.

연구진은 강력한 자기장에 노출될 때 질소 공동 센터의 전자 회전이 상승하거나 하락해 퀀텀 중첩 상황을 형성하게 된다고 전했다.

달리 설명하면 NV-센터 퀀텀이 다른 기술의 경우보다 1,000배 더 오래 중첩상황에 머무를 수 있으며, 이는 퀀텀 컴퓨팅이 인류에게 한층 가까워졌음을 의미하는 것이라고 연구진은 덧붙였다.

이번 연구를 서술한 논문은 지난주 네이처 지에 게재됐다. ciokr@idg.co.kr



2016.04.11

"퀀텀 컴퓨팅, 다이아몬드가 해답일 수도" MIT 연구진

Brian Cheon | IDG News Service
퀀텀 컴퓨팅의 핵심은 원자 수준의 정보단위인 '큐비트(qubits)가 한번에 하나 이상의 물성을 지니도록 하는 것이 관건이다. '중첩'(superposition)으로 알려진 이 특성이 퀀텀 컴퓨팅이 지닌 놀라운 잠재력의 원천이다.

그러나 문제는 이 상태를 유지시키는 것이 어렵다는 점이다. 지난주 MIT 연구진이 합성 다이아몬드를 이용함으로써 이 문제를 획기적으로 해결할 가능성을 찾아냈다고 전했다.

연구진에 따르면 큐비트의 안정성을 유지시키는 것이 그간 숙제였다. 동작을 위해서는 측정이 필요한데, 측정 과정 자체가 중첩 상태를 파괴하는 것이다. 이에 따라 퀀텀 컴퓨팅을 연구해온 연구진은 실용상황에서는 꼭 필요한 필드백 제어 없이 연구를 진행해왔다.

MIT의 새로운 접근법은 측정을 필요로 하지 않고도 퀀텀 중첩을 유지할 수 있는 피드백 제어 시스템에 대한 것이다. 다이아몬드 내의 질소 공동 센터(nitrogen-vacancy center)를 이용함으로써 이를 달성한다.

MIT 핵 과학 및 엔지니어링 부교수 팔로아 카펠라로 등 연구진은 "피드백을 위해 전통적인 콘트롤러를 채택하는 대신, 퀀텀 콘트롤러를 이용한다. 콘트롤러가 양자이기에 현상 파악을 위한 측정 작업을 필요로 하지 않는다"라고 설명했다.

순수 다이아몬드는 탄소 원자가 격자 구조로 배열돼 있다. 탄소 미립자가 당초 있어야 할 격자에서 사라지면 '공동'(vacancy) 상태로 간주된다. 만약 질수 원자가 탄소 원자의 자리에 대신 삽입되면 질소 공동(NV) 센터라로 변모한다.

연구진은 강력한 자기장에 노출될 때 질소 공동 센터의 전자 회전이 상승하거나 하락해 퀀텀 중첩 상황을 형성하게 된다고 전했다.

달리 설명하면 NV-센터 퀀텀이 다른 기술의 경우보다 1,000배 더 오래 중첩상황에 머무를 수 있으며, 이는 퀀텀 컴퓨팅이 인류에게 한층 가까워졌음을 의미하는 것이라고 연구진은 덧붙였다.

이번 연구를 서술한 논문은 지난주 네이처 지에 게재됐다. ciokr@idg.co.kr

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