초록 ▼

연구개발 목표 및 내용
최종 목표
∘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 통하여 해결함으로서, 고온 양자 컴퓨터의 가능성을 제시하고자 함
전체 내용
스핀 큐빗 기반의 양자컴퓨터의 한계로 지적되어 왔던 짧은 양자얽힘 거리를 극복하기 위하여 본 연구진은 초고속 스핀파 및 저손실 스핀초유체를 스핀큐빗과 결합시키는 방식의 양자 컴퓨터를 제안하고자 함. 본

연구개발 목표 및 내용
최종 목표
∘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 통하여 해결함으로서, 고온 양자 컴퓨터의 가능성을 제시하고자 함
전체 내용
스핀 큐빗 기반의 양자컴퓨터의 한계로 지적되어 왔던 짧은 양자얽힘 거리를 극복하기 위하여 본 연구진은 초고속 스핀파 및 저손실 스핀초유체를 스핀큐빗과 결합시키는 방식의 양자 컴퓨터를 제안하고자 함. 본 연구에서 제안하는 양자 컴퓨터는 기존 양자컴퓨터에 비해 작동온도가 높고, 소비전력이 대폭 감소하며, 큐빗간 무작위로 얽힘을 실현할 수 있다는 장점을 가짐. 이를 위하여 전반 3년의 기간에는 양자 물질 개발을 통한 초고속 스핀파 생성 및 제어, 스핀초유체의 실증 및 전압 제어기술들을 개발하고, 후반 5년의 기간에 스핀파/스핀초유체-큐빗과의 얽힘을 실현하여 고온·초저전력 양자컴퓨터 개발의 돌파구를 마련하고자 함.

1단계
(해당 시 작성)
목표
스핀 기반 양자컴퓨팅 플랫폼 요소 기술 개발
내용
□ 스핀파 주파수 변조 및 속도 향상 (주파수변조범위 >1GHz, 속도 1km/s 목표)
□ 스핀파 감쇄 억제 (감쇄거리 > 10um 목표)
□ 스핀파 하이브리드 시스템 개발
□ 2차원 자성체 헤테로 소자 제작 (lateral dimension > 10um 목표)
□ 고온 양자컴퓨팅을 위한 자성체 밴드갭 확보 (밴드갭 >1eV 목표)
□ 스핀파 기반 자성절연체 개발 (TmIG, GdIG 최적화 목표)
□ 전계인가 게이트 구조 최적화 (게이트 인가횟수 > 10⁴ 목표)
□ 전압인가 자성이방성 제어 (50% @ 1MV/cm 목표)
□ 2차원 자성체/스핀액체 및 스핀유리/반강자성체/페리자성체 기반 스핀 초유체 탐색

n단계
(해당 시 작성)
목표
스핀 기반 양자컴퓨팅 연산 실증
내용
□ 스핀 초유체 제어기술 개발
□ 스핀파-전계효과 결합
□ 스핀파/스핀초유체와 스핀큐빗간 결합 확인
□ 상온 에너지 이상의 이방성을 갖는 2차원 반강자성 절연체 개발
□ CVD를 이용한 대면적 2차원 반강자성 절연체 합성
□ 전계효과로 스핀파-스핀큐빗 결합 제어
□ 스핀초유체-스핀큐빗간 양자얽힘 규명
□ 스핀초유체에서 초고속 양자 정보 이동 가능성 탐색

연구개발성과 활용계획 및 기대 효과
□ 1단계 수행이 성공적으로 완료된다면, 고온 양자컴퓨터를 구현하기 위한 기초기술이 확립될 것이고, 지속적인 국제 네트워크를 통해 KAIST가 스핀큐빗-스핀파 기반 양자컴퓨터의 세계 중심지가 될 것임.

(출처 : 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 요 약 문 ... 2
• 1 연구의 필요성 ... 4
• 2 글로벌 시장선도 역량 ... 12
• 1. KAIST 연구자 및 연구그룹의 역량 ... 12
• 2. 협력기관 역량 및 효율적 협력계획 ... 15
• 3 연구수행 과정 및 내용 ... 18
• 1. 그룹간 협업을 통한 연구의 수행 과정 ... 18
• 2. 그룹별 연구 내용 ... 18
• 4 연구수행 결과 및 목표 달성 정도 ... 20
• 1. 그룹별 당해년도 연구 결과 ... 20
• 2. 목표 대비 연구 성과 ... 23
• 3. 성과관리 계획 및 연구성과 제고방안 ... 24
• 4. 세부 정량적 연구 성과 ... 25
• 끝페이지 ... 30