Home > 전체기사
양자광원 제어로 ‘양자 정보 시대’ 앞당긴다
  |  입력 : 2019-10-05 11:32
페이스북 보내기 트위터 보내기 네이버 밴드 보내기 카카오 스토리 보내기
UNIST 김제형 교수팀, 반도체 양자광원의 위치·파장 동시 제어

[보안뉴스 박미영 기자] 빠른 연산 속도와 높은 보안성을 갖는 차세대 정보처리기술로 ‘양자컴퓨팅’과 ‘양자통신’이 꼽힌다. 이런 양자 정보기술의 핵심은 고효율 ‘양자광원(quantum light source)’을 생성하고 제어하는 기술인데, 이를 실현할 연구가 나왔다.

[사진=UNIST]


‘양자광원’은 원자와 같은 불연속적인 전자에너지 구조를 갖는 물질은 매 순간 하나의 광자만 생성하게 되는데, 반도체에서도 물질의 크기가 수나노미터(㎚) 크기로 작아지면 물질 내부의 전자에너지 구조가 불연속적으로 변한다. 이런 성질 변화를 ‘양자화’라 하는데, 양자화된 단일 구조에서 방출하는 빛을 단일 광자원(양자광원)이라 한다.

UNIST 자연과학부의 김제형 교수는 원자 한 개 수준의 두께를 갖는 아주 얇은 ‘이차원 반도체 물질’과 부분적으로 힘(strain) 제어가 가능한 ‘실리콘 미세 소자(MEMS)’를 결합해, ‘양자광원’의 위치와 파장을 동시에 제어하는 데 성공했다. 제어 가능한 다수의 양자광원은 광자 기반의 양자컴퓨팅, 양자통신, 양자계측 등 다양한 양자 기술에 쓰인다. 따라서 이번 연구 결과는 연산 속도와 보안성, 정확성을 기존보다 높일 양자 정보기술 시대를 앞당길 것으로 주목받고 있다.

양자광원은 전자의 스핀이나 초전도 전류처럼, 양자 정보 처리의 기본 단위인 ‘큐비트(Qubit)’를 구현할 수 있다. 큐비트는 양자 상태에서 1과 0이 중첩되거나 얽히면서 정보를 표현하는 단위로, 0과 1로 정보를 표현하는 기존 정보 처리의 단위인 비트(bit)보다 발전된 개념이다.

기존 정보처리 기술의 핵심이 다수의 비트를 구현하는 ‘반도체 집적소자’이듯, 실용성 높은 양자 정보 처리를 위해서는 큐비트를 생성하고 제어하는 기술이 핵심이다. 더 많은 정보를 동시에 처리하기 위해서는 더 많은 큐비트가 집적돼야 하고, 큐비트 간 상호작용을 일으키기 위해서는 각 큐비트의 특성이 동일해야 한다. 따라서 광자(빛) 기반의 양자 정보기술을 상용화하려면, 실제 소자(chip) 위에 다수의 단일 양자광원을 동시에 생성하고 제어하는 기술이 필요하다.

기존에는 아주 작은 양자점을 성장시켜 여러 개의 양자광원을 만드는 기술을 사용했다. 하지만 이 경우에는 광원의 위치와 파장을 균일하게 조절하는데 어려움이 있다.

연구팀은 스카치테이프를 이용해 얇은 반도체 박막(WSe₂, 텅스텐 디셀레나이드)을 만들고, 이를 피라미드 구조가 규칙적으로 배열된 실리콘 MEMS 소자(chip)에 연결하는 방법을 이용해 광원의 위치와 파장을 동시에 조절하는데 성공했다. 원자층 두께를 갖는 얇은 반도체 물질은 미세한 구조물(피라미드)에 의해 ‘양자화’될 수 있다는 점에 착안한 것이다.

피라미드 구조의 뾰족한 꼭짓점에 집중된 힘은 반도체 물질의 전자에너지 구조를 변형시켜 단일 양자광원을 만들어 낸다. 즉 피라미드 구조의 위치를 옮기면 양자광원의 위치도 자유롭게 바꿀 수 있다. 양자광원의 파장은 꼭짓점에 집중되는 힘의 크기에 따라 달라지는데 이 힘은 실리콘 MEMS 소자 외부에서 전기로 제어 가능하므로, 양자광원의 파장도 원하는 대로 조절할 수 있다.

김제형 교수는 “반도체 기반 양자광원의 위치와 파장을 제어하는 기술이 많이 제시됐지만, 이를 하나의 소자 내에서 동시에 제어하는 기술은 난제로 남았다”며, “이번 연구가 다수 양자광원 기반의 양자광학 연구에 도움이 될 것”이라고 전했다.

이번 연구 결과는 세계적인 학술지 나노 레터스(Nano Letters) 9월 9일자 온라인 속보로 게재됐다. 연구 지원은 과학기술정보통신부와 한국연구재단의 신진연구사업, 정보통신기획평가원 IT·SW융합산업원천기술개발 사업을 통해 이뤄졌다.
[박미영 기자(mypark@boannews.com)]

<저작권자: 보안뉴스(www.boannews.com) 무단전재-재배포금지>

  •  
  • 0
  • 페이스북 보내기 트위터 보내기 네이버 밴드 보내기 카카오 스토리 보내기


  •  SNS에서도 보안뉴스를 받아보세요!! 
IBM 파워비즈 배너 2019년2월8일~2020년2월7일까지/7월25일 수정위즈디엔에스 2018파워비즈배너 시작 11월6일 20181105-20200131
설문조사
2019년 국정감사에서 가장 중점적으로 다뤄야 할 보안이슈는 무엇이라고 보시나요?
잇따른 개인정보 유출사고
드론 테러 대응 대책
보안 관련 법 체계, 제도 정비
국가 사이버안보 거버넌스(보안 콘트롤타워) 정립
국가 차원의 사이버테러 대응 방안
스마트시티에서의 보안위협 대응
https 접속 차단 정책
국가핵심기술 및 기업 기밀 보호 방안
기타(댓글로)
      

유니뷰코리아
CCTV / 영상보안

인콘
통합관제 / 소방방재

현대틸스
팬틸트 / 카메라

아이디스
DVR / IP / VMS

시큐인포
CCTV / NVR

한화테크윈
CCTV 카메라 / 영상감시

Videotec
PTZ 카메라

대명코퍼레이션
DVR / IP카메라

티제이원
영상 보안 / 출입 통제

하이크비전 코리아
CCTV / IP / NVR

원우이엔지
줌카메라

도마카바코리아
시큐리티 게이트

다후아 코리아
CCTV / DVR

씨앤비텍
통합보안솔루션

지케이테코
출입통제 / 얼굴인식

아이디스
DVR / IP / VMS

한국하니웰
CCTV / DVR

이화트론
DVR / IP / CCTV

경인씨엔에스
CCTV / 자동복구장치

테크스피어
손혈관 / 차량하부 검색기

비전정보통신
IP카메라 / VMS / 폴

슈프리마
출입통제 / 얼굴인식

동양유니텍
IR PTZ 카메라

트루엔
IP 카메라

링크플로우
이동형 CCTV 솔루션

보쉬시큐리티시스템즈
CCTV / 영상보안

엔토스정보통신
DVR / NVR / CCTV

CCTV협동조합
CCTV

아이티엑스엠투엠
DVR / NVR / IP CAMERA

디비시스
CCTV토탈솔루션

씨오피코리아
CCTV 영상 전송장비

테크어헤드
얼굴인식 소프트웨어

씨엠아이텍
근태관리 소프트웨어 / 홍채 스케너

구네보코리아
보안게이트

다민정보산업
기업형 스토리지

에스카
CCTV / 영상개선

이스트시큐리티
엔트포인트 보안

신우테크
팬틸드 / 하우징

에프에스네트웍스
스피드 돔 카메라

엔클라우드
VMS / 스위치

케이제이테크
지문 / 얼굴 출입 통제기

알에프코리아
무선 브릿지 / AP

사라다
지능형 객체 인식 시스템

일산정밀
CCTV / 부품 / 윈도우

엘림광통신
광전송링크

티에스아이솔루션
출입 통제 솔루션

창우
폴대

퍼시픽솔루션
IP 카메라 / DVR

새눈
CCTV 상태관리 솔루션

이노뎁
VMS

케이티앤씨
CCTV / 모듈 / 도어락

아이유플러스
레이더 / 카메라

진명아이앤씨
CCTV / 카메라

브이유텍
플랫폼 기반 통합 NVR

아이엔아이
울타리 침입 감지 시스템

두레옵트로닉스
카메라 렌즈

이후커뮤니케이션
CCTV / DVR

DK솔루션
메트릭스 / 망전송시스템

옵티언스

대산시큐리티
CCTV 폴 / 함체 / 랙

포커스에이치앤에스
지능형 / 카메라

휴컴스
PTZ 카메라 / 줌카메라

더케이
투광기 / 차량번호인식

유진시스템코리아
팬틸트 / 하우징

세환엠에스
시큐리티 게이트

지에스티엔지니어링
게이트 / 스피드게이트

카티스
출입통제 / 외곽경비

유니온커뮤니티
생체인식 / 출입통제