초록 ▼

(1) 연구 과제 개요
￭ 연구 목표
○ 양자 컴퓨터는 고전 컴퓨터의 한계를 뛰어넘는 차세대 컴퓨팅 방식으로 양자 중첩, 양자 얽힘, 양자 결맞음 등, 순수 양자적인 현상을 이용하는 새로운 컴퓨팅 방식임
○ 양자 컴퓨터는 전 세계적으로 집중적인 관심과 지원을 받고 있으며, 기술적 간극을 좁히기 위해서는 독창적인 아이디어에 대한 장기적 지원이 필요함
○ 스핀 큐빗 기반 양자 컴퓨터는 상온에서 작동함에 반해 원거리 양자 얽힘을 실현하기 어렵다는 단점이 제기되어 왔음
○ 본 연구에서는 스핀 기반 양자컴퓨터의 원

(1) 연구 과제 개요
￭ 연구 목표
○ 양자 컴퓨터는 고전 컴퓨터의 한계를 뛰어넘는 차세대 컴퓨팅 방식으로 양자 중첩, 양자 얽힘, 양자 결맞음 등, 순수 양자적인 현상을 이용하는 새로운 컴퓨팅 방식임
○ 양자 컴퓨터는 전 세계적으로 집중적인 관심과 지원을 받고 있으며, 기술적 간극을 좁히기 위해서는 독창적인 아이디어에 대한 장기적 지원이 필요함
○ 스핀 큐빗 기반 양자 컴퓨터는 상온에서 작동함에 반해 원거리 양자 얽힘을 실현하기 어렵다는 단점이 제기되어 왔음
○ 본 연구에서는 스핀 기반 양자컴퓨터의 원거리 양자 얽힘 문제를 스핀파/스핀초유체를 통해 해결함으로써, 상온 양자 컴퓨터의 가능성을 제시하고자함

(2) 연구 내용
○ 전계효과를 이용한 자성 공명 주파수 변조 – 개발, 논문 게재 준비중
○ 스핀 큐빗 - 스핀파 얽힘 연구 – 특성 확인 및 셋업 진행
○ 산소와 수분에 의한 degrade 없는 자성소재 확보 – 논문 출판
○ 페리자성 산화물 제조 – 개발, 논문 게재
○ 반복적인 전계인가에도 특성 열화가 없는 안정한 게이트 산화물 – 개발
○ 동적 자성체를 이용하여 스핀 초유체를 실현할 수 있는 방법 고안 - 논문 게재 준비중

(3) 연구 성과 우수성

(4) 연구 향후 기대효과 및 차년도 계획
￭ 연구 결과물의 향후 기대효과 및 차년도계획
• 연구 결과물의 향후 기대효과
□ 2차원 양자 자성 소재 합성과 관련한 원천 기술 특허를 얻을 수 있을 것이며, 이를 바탕으로 다양한 스핀 소자 응용에 적용할 수 있을 것임.
□ 차세대 양자 정보소자의 기반을 형성하는 스핀, 양자, 전계효과 등의 기술 발전을 견인하여, 차세대 양자 소자 관련 국제 경쟁력을 배양할 수 있을 것임.
□ 스핀파/스핀초유체 기반의 스핀 큐빗 제어 기술은 양자 컴퓨터 뿐만 아니라, 양자 암호, 양자 통신 분야에도 응용될 수 있음.

• 차년도 계획
□ 2차원/3차원 자성 절연체 소재 특성을 확보하고 스핀파의 감쇄거리 등 핵심적인 문제들을 해결하고 방향 제어 등의 응용방안을 고안.
□ 개발된 전계 특성을 더욱 강화하고 스핀파/스핀초유체 기반의 스핀 큐빗 제어 기술의 개발을 위해 스핀 초유체의 이론적 전송 가능 거리를 예측.

￭ 사회적/경제적 파급효과
□ 양자컴퓨터는 컴퓨팅과 정보 처리에 있어서 기존의 정보기술이 해결하지 못하는 문제를 해결할 수 있는 새로운 한 축 이 될 것으로 예측됨. 따라서, 독창적 아이디어를 기반으로 하는 양자컴퓨터의 실현은 미래형 고부가가치 산업의 창출에 일조하며, 기초 과학과 응용 과학의 수준을 한 차원 높일 것으로 기대됨.
□ 스핀파/스핀초유체 제어 기술, 2차원 자성 물질, 전계 효과를 이용한 자성제어 등은 양자 컴퓨팅 뿐만 아니라 양자 관련 기술에 광범위한 응용이 가능할 것으로 기대됨. 또한, 뇌모사 컴퓨팅, 확률적 컴퓨팅 등의 비고전적 정보 처리 기술의 발전과 밀접하게 연계되어, 이에 도움이 될 것으로 예상됨.
□ 양자 재료 및 측정 기술을 습득하는 과정에서 양성된 과학, 기술 인력이 국가 미래 산업 분야에 이바지 할 수 있을 것으로 예상됨. 또한, 국제 네트훠크 형성과 교류의 장을 이용하여 차세대 우수 연구자를 양성할 수 있음.

(출처 : 요약문 3p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 요 약 문 ... 3
• 목차 ... 7
• 제 1 장 연구 과제 개요 ... 10
• 제 1 절 연구의 필요성 ... 10
• 1. 양자컴퓨터 ... 10
• 2. 양자컴퓨터 하드웨어 개발 현황 및 한계 ... 11
• 3. 제안 핵심 기술 관련 연구 현황 ... 12
• 4. 제안 연구의 필요성 ... 16
• 제 2 절 연구 목표 ... 17
• 1. 스핀파 제어 및 스핀파-스핀큐빗 양자얽힘 기술 개발 (제1그룹) ... 17
• 2. 높은 스핀파 갭을 갖는 저차원 양자 자성 물질 개발 (제2그룹) ... 18
• 3. 전계 제어를 통한 국소적 자성 특성 제어 (제3그룹) ... 20
• 4. KS Qubit 이론 제공 및 스핀 초유체 개발 (제4그룹) ... 21
• 제 3 절 해당 연도 추진 내용 ... 22
• 1. 스핀파 주파수 변조 및 스핀파-스핀큐빗 양자얽힘 기술 개발 (제1그룹) ... 22
• 2. 높은 자기 이방성을 가지는 양자 자성체 개발 (제2그룹) ... 23
• 3. 산화물 절연자성체 제조 및 전계 인가 게이트 구조 개발 (제3그룹) ... 24
• 4. 비평형 상태 스핀 초유체 탐색 (제4그룹) ... 24
• 제 4 절 연구 추진 체계 ... 25
• 1. 본 연구그룹의 전문성 및 역량 ... 25
• 2. 연구 추진 체계 및 협력기관 역할 분담 ... 27
• 제 2 장 연구 결과의 우수성 ... 30
• 제 1 절 해당 연도 연구 성과 ... 30
• 1. 스핀파 주파수 변조 및 스핀파-스핀큐빗 양자얽힘 기술 개발 (제1그룹) ... 30
• 2. 높은 자기이방성을 갖는 저차원 양자 자성 물질 개발 (제2그룹) ... 31
• 3. 산화물 절연자성체 제조 및 전계 인가 게이트 구조 개발 (제3그룹) ... 31
• 4. 스핀 초유체 (제4그룹) ... 32
• 제 2 절 해당연도 성과 DEMO ... 33
• 1. 제1그룹 ... 33
• 2. 제2그룹 ... 36
• 3. 제3그룹 ... 37
• 4. 제4그룹 ... 40
• 제 3 장 연구 향후 기대효과 ... 41
• 제 1 절 연구 결과물의 향후 기대효과 및 차년도 계획 ... 41
• 1. 각 요소 기술의 기대효과 ... 41
• 2. 스핀파-스핀 큐빗 양자컴퓨터 요소 기술로서의 기대 효과 ... 41
• 3. 차년도 계획 ... 42
• 제 2 절 사회적 경제적 파급효과 ... 44
• 참고문헌 ... 45
• 약어표 ... 47
• 끝페이지 ... 48