초록 ▼

연구개발 목표
소규모 범용 양자 프로세서 모듈 개발 및 이종 큐비트와의 연결성 검증을 통한 양자컴퓨팅 시스템의 확장성 확보
- 범용 양자 컴퓨터 논리 게이트 연산에 사용되는 최소 수백만개의 큐비트들을 동시에 하나의 양자컴퓨팅 시스템으로 집적시키는 것은 현재의 기술 수준에서는 실현되기 어렵다.
하지만, 제작 가능한 소규모의 고품질 큐비트들로 이루어진 시스템을 모듈화하고 다른 종류의 매개체 큐비트들을 이용하여 모듈들을 연결시킴으로써 양자컴퓨팅에 참여하는 큐비트 네트워크의 규모를 확장시킬 수 있을 것이다. 이는 범용 양자

연구개발 목표
소규모 범용 양자 프로세서 모듈 개발 및 이종 큐비트와의 연결성 검증을 통한 양자컴퓨팅 시스템의 확장성 확보
- 범용 양자 컴퓨터 논리 게이트 연산에 사용되는 최소 수백만개의 큐비트들을 동시에 하나의 양자컴퓨팅 시스템으로 집적시키는 것은 현재의 기술 수준에서는 실현되기 어렵다.
하지만, 제작 가능한 소규모의 고품질 큐비트들로 이루어진 시스템을 모듈화하고 다른 종류의 매개체 큐비트들을 이용하여 모듈들을 연결시킴으로써 양자컴퓨팅에 참여하는 큐비트 네트워크의 규모를 확장시킬 수 있을 것이다. 이는 범용 양자컴퓨팅을 가능케 할 대규모 큐비트 시스템을 구현하기 위한 실현 가능하고 효율적인 전략이다.€

연구개발 내용
점결함 큐비트를 이용한 범용 양자 프로세서 개발
- 다이아몬드의 점결함의 일종인 NV center의 전자 스핀과 다수의 핵스핀들을 물리 큐비트로 활용하여 얽힘이 가능한 6개 큐비트 수준의 양자 레지스터 개발. 임의의 양자 알고리즘 작동이 가능한 양자 프로세서 모듈을 구현한다.
스핀-광자 양자 인터페이스를 이용한 모듈화와 양자 네트워크를 이용한 확장
- 고체 점결함 큐비트 기반 양자프로세서를 구현한 뒤 스핀-광자 인터페이스를 이용하여 모듈간의 얽힘을 생성한다.
반도체 공정 기술을 이용한 집적률, 확장성 개선
- 본 과제에서는 큐비트 집적화에 반도체 공정 기술을 활용하여 고체 점결함 큐비트의 수십 나노 미터 간격 어레이, 스핀 큐비트 체인 등의 생성 정밀도을 개선하고자 한다. 나노포토닉스, 플라즈모닉스 기반 광구조물을 이용하여 점결함 큐비트의 광학적 측정, 제어효율을 높여 고효율의 양자 인터페이스를 구현하여 양자 모듈 네트워크의 확장성을 개선한다.
고성능 큐비트 개발
- 고효율 큐비트 제어 기술을 개발하고, 차세대 반도체 물질에서 고성능 점결함 큐비트을 탐색, 개발하여 집적화에 유리한 소재 기반의 양자소자를 개발 가능성을 검증한다.
양자프로세서 개발 이론
- 스핀 큐비트 결잃음들을 모사할 수 있는 미시적 수준의 양자프로세서 개발 이론 모델을 개발한다. 향후, 최적화 된 점결함 기반 양자프로세서 아키텍쳐 설계를 가능케 할 것이다.

활용계획 및 기대효과 (응용분야 및 활용범위 포함)
- 양자 컴퓨터의 성능을 제한하는 고체 점결함 큐비트의 낮은 광자 수집률을 해결함으로써 보다 향상된 성능의 양자 컴퓨터 개발.
- 광소자 결합 기술을 개발함으로써 고체 점결함과 다양한 광구조물간의 결합 가능성 확보를 통해 보다 다양한 확장성 개시.
- 최적 설계된 집적 양자 소자/부품 구현 및 양자 신호 생성, 변조 및 검출 관련 원천기술 확보.
- 양자 컴퓨터의 원천기술에 디자인, 제작, 기술개발 등의 능력을 가진 인력 양성.
- 범용 양자프로세서를 활용하여 양자정보 연구의 확대, 고도화에 기여
- 고체 기반 양자 플랫폼 개발 과정에서 축적되는 양자물리, 나노기술, 집적 소자, 국소 제어 기술 등은 양자 계측, 양자 통신, 양자컴퓨팅 등 다양한 연구 분야에 적용될 수 있음.

(출처 : 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 요 약 문 ... 2
• 목차 ... 4
• Ⅰ. 1단계 연구개발 실적 ... 5
• 1. 연구개발 목표 및 평가항목별 성과 ... 5
• 2. 추진내용 및 연구개발결과 ... 18
• 끝페이지 ... 74