[에너지단열경제]차성호 기자
포스텍 물리학과 이길호 교수 연구팀이 마이크로파 세기를 1초간 측정기준 1아토와트(100경분의 1와트) 수준으로 검출할 수 있는 초고감도 검출기를 개발했다.
전자레인지에 사용돼 우리에게 익숙한 마이크로파는 최근 양자컴퓨팅, 양자정보통신 등 양자정보기술에도 활용 가능하다고 알려지면서 초고감도로 검출하려는 연구가 활발히 진행 중이다.
마이크로파 검출기로 사용되는 볼로미터는 실리콘이나 갈륨비소 등 반도체 소자를 마이크로파 흡수 소재로 사용하기 때문에 검출 한계가 1초간 측정 기준 1나노와트(10억분의 1와트) 수준에 머무는 등 정밀한 세기 측정이 불가능했다.
이길호 교수 연구팀은 볼로미터의 소재와 구조 혁신을 통해 이 한계를 돌파했다.
마이크로파 흡수 소재로 반도체가 아닌 그래핀을 사용해 마이크로파 흡수율을 높였다.
두 개의 초전도체 사이에 그래핀을 끼워 넣는 '조셉슨 접합 구조'를 도입해 그래핀에서 발생하는 전기 저항 변화를 10피코초(1000억분의 1초)이내로 검출할 수 있게 했다.
그 결과 마이크로파 검출을 이론적 한계인 1초간 측정 기준 1아토와트(100경분의 1와트) 수준으로 높일 수 있었다.
이 교수는 "이번 연구는 차세대 양자소자를 실제로 구현하기 위한 기반 기술을 구축했다는 데 의미가 있다"며 "이 기술을 활용하면 양자컴퓨팅 측정효율을 극대화해 대규모 양자컴퓨터 개발도 가능할 것"이라고 밝혔다.
이번 연구는 미국 레이시온 비비엔, 하버드대, 매사추세츠 공과대, 스페인 바르셀로나 과학기술연구소, 일본 물질재료연구기구와 공동으로 진행됐다.
연구 결과는 차세대 양자정보기술 상용화를 위한 원천 연구로 인정받아 지난달 국제학술지 '네이처'에 게재됐다.
[저작권자ⓒ 에너지단열경제. 무단전재-재배포 금지]
