인천대 전자공학과 이영훈 교수와 미국 댈러스 텍사스대 재료공학과 조경재 교수 연구팀이 2차원 반도체에서 통신 파장 대역에서 작동하는 유망한 고체 결함 큐비트를 발견했다.

12일 인천대에 따르면 고체내 점결함은 스핀-광자 인터페이스를 활용한 양자컴퓨팅 네트워크 구현이 가능한 플랫폼으로서 주목받고 있다고 밝혔다.

다이아몬드 NV센터는 널리 연구되고 있는 결함 큐비트이지만 통신 파장 대역을 크게 벗어난 637nm 파장의 광자를 방출하기 때문에 장거리 양자통신 구현에 어려움이 있다.

인천대·텍사스대 연구팀이 2차원 전이금속 칼코겐 화합물에서 발견한 점결함군은 통신 파장 대역의 광자를 방출하므로 통신 과정에서 발생하는 광자의 손실을 최소화해 장거리 양자통신 구현에 유리하다.

또한 2차원 물질을 기반으로 하고 있으므로 적층을 통한 최적화가 가능하며, 원하는 위치에 큐빗을 생성할 수 있다는 장점을 지니고 있다.

뿐만 아니라 고체 결함 큐비트는 극도로 민감한 신호를 계측할 수 있는 양자센서에도 적용될 수 있다.

이영훈 교수는“다양한 엔지니어링이 가능한 2차원 물질 내에서 발견된 유망한 고체 결함 큐비트”라며,“양자컴퓨터, 양자통신, 양자센서 등 다방면의 양자기술에 해당 큐비트의 많은 활용이 기대된다”고 말했다.

이번 연구 결과는 네이처 커뮤니케이션즈에 지난 6일 자로 게재됐다.

게재된 논문의 제목은 ‘Spin-defect qubits in two-dimensional transition metal dichalcogenides operating at telecom wavelengths’다.