| 중국과학원 양자정보중점실험실, 통합 가능한 그래핀 양자칩 연구 개발 | ||
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 중국과학기술대학 교수, 중국과학원 원사 궈광찬(郭光灿)이 이끄는 중국과학원 양자정보중점실험실은 통합 가능한 그래핀(graphene) 양자칩을 성공적으로 연구 개발하였다. 해당 실험실 고체 상태 양자칩 연구팀 교수 궈궈핑(郭国平)은 협력자와 공동으로 그래핀 양자점 양자비트(quantum bit)와 초전도 마이크로파 캐비티 양자 데이터 버스의 결합을 성공적으로 구현하고 최초로 그래핀 양자비트의 위상 간섭 시간 및 그 특이한 4중 주기 특성을 측정하였으며 세계 최초로 2개 그래핀 양자비트의 장거리 결합을 구현하였다. 해당 시리즈 성과는 각각 《Physical Review Letters》[Phys. Rev. Lett. 115, 126804 (2015)]와《NANO LETT.》[Nano Lett. DOI: 10.1021/ acs. nanolett.5b02400(2015)]에 발표되었다. 신형의 유연성 반도체 재료인 그래핀은 차세대 반도체 소자의 중요한 운반체로 주목받고 있고 자가 회전 궤도 결합 및 정핵 자가 회전 영향의 제거는 그래핀이 양자 칩에서의 응용에 대해 매혹적인 전망을 제공하였다. 실용화 양자칩의 높은 통합 특성 요구에 따라 구축한 양자비트는 비국부적 양자 데이터 버스와 결합할 수 있다. 궈궈핑 연구팀은 2008년에 초전도체 캐비티를 반도체 양자 칩에 도입하여 양자 데이터 버스로 하는 이론 방안[Phys. Rev. Lett.101, 230501(2008)]을 제안한 이후 7년에 거쳐 그래핀 전기 제어 단일 및 이중 양자점의 제조, 그래핀 양자비트의 설계 구조 등 어려움을 극복하여 자주적 지적재산권을 확보한 신형의 초전도체 마이크로파 공진 캐비티를 연구 개발하고 초전도체 마이크로파와 그래핀 양자비트의 결합 구조를 구현하였다. 실험 테스트 결과, 신형의 초전도체 양자 데이터 버스와 그래핀 양자비트의 결합 강도는 30MHz에 도달하였으며 향후 대규모 집성의 양자 칩 구조에서 중요한 의미가 있다. 연구팀은 그래핀과 초전도 복합 구조에서 마이크로파 탐측 기술을 사용하여 세계 최초로 그래핀 양자점 비트의 위상 간섭 시간을 측정하고 더 나아가서 그래핀 양자 간섭 시간과 양자점에서 캐리어의 수량이 특이한 사중 주기 특성을 갖고 있다는 것을 발견하였으며 그래핀 자가 회전과 에너지 밸리(energy-valley) 자유도 사중 퇴화가 가져온 기본 물리학 실험 탐구와 검증에 새로운 방법과 새로운 메커니즘을 제공하였다. 연구팀은 단일 양자비트와 초전도체 캐비티의 결합 메커니즘을 심층 연구한 토대에서 양자비트 장거리 결합 문제에 초점을 맞추어 세계 최초로 2개의 그래핀 양자비트의 장거리 결합을 성공적으로 구현하고 거리가 60 마이크로 미터인 2개 양자비트사이의 양자 상호 관계을 측정하였다. 해당 연구는 최초로 양자점 시스템에서 초전도체 캐비티를 토대로 한 2개 양자비트 장거리 결합을 구현하였다. 정보출처 : http://news.ustc.edu.cn/xwbl/201509/t20150918_227424.html |
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