| 최초로 블록 초전도체에서 마요라나 애니온 발견 | ||
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 최근 중국과학원 물리연구소 가오훙쥔(高鴻鈞)/딩훙(丁洪) 공동연구팀이 최초로 블록 초전도체에서 마요라나 애니온(majorana anyon) 즉 마요라나 제로 에너지 모드를 관측하였는데 이는 향후 고도로 안정적인 양자컴퓨터 구축에 중요한 의미를 지닌다. 해당 연구 성과는 2018년 8월 17일 국제 저명학술지 "Science"에 온라인으로 게재되었다. 양자컴퓨터가 획기적인 혁신을 가져올 것으로 전망되지만 전통적 양자비트는 외부 간섭에 취약해 "결잃음(Decoherence)"(양자상태 간 상호간섭 성질을 잃어버리는 현상)을 발생하며 나아가 계산 실패를 초래한다. 마요라나 애니온은 위상학적 큐비트(topological qubit) 구축에 이용 가능하기에 오랫동안 난제이었던 "결잃음" 문제를 해결할 수 있다. 따라서 향후 고안정성, 높은 고장허용한계 및 확장 가능한 양자컴퓨터를 구축하는데 가능성을 제공한다. 연구팀은 극저온-강자기장-주사탐침현미시스템을 사용하여 마요라나 애니온을 발견하였다. 해당 시스템은 순도와 온도가 높고 구조가 간단한 등 장점을 보유하고 있기에 마요라나 애니온 편성 조작이 보다 쉽다. 추가 실험에서 해당 마요라나 애니온은 6T 이하 자기장 및 4K 이하 온도에서 모두 안정적으로 존재하였다. 해당 성과는 최초로 단일 블록 초전도재료에서 고순도 마요라나 애니온을 발견한 사례로서 상대적으로 높은 온도에서 구현이 가능하고 기타 준입자의 간섭을 쉽게 받지 않는다. 이는 기타 다중 에너지 밴드 고온 초전도체에도 마요라나 애니온의 존재 가능성을 시사하는바 마요라나 물리 연구에 새로운 방향을 제시하였다. 2017년에 스탠퍼드대학 물리학부 장서우성(張首晟) 교수팀이 "천사의 입자"라 불리는 키랄성 마요라나 페르미온을 발견하였다. 해당 발견에 사용된 실험시스템은 일반 초전도체와 양자 이상 위상절연체로 구성된 혼합장치였으며 초저온 극한 조건에서만 현상을 구현할 수 있다. 그러나 이번 연구에 사용된 극저온-강자기장-주사탐침현미시스템의 다수 물리적 성질은 상기 혼합시스템에 비해 우수할 뿐더러 극한 초저온 조건도 필요로 하지 않는다. 해당 발견은 마요라나 물리 연구를 크게 촉진할 것으로 전망된다. 1937년에 이론물리학자인 마요라나가 일종의 스스로 자신의 반입자를 겸하는 미지의 입자－마요라나 페르미온을 예언한 후 관련된 연구는 줄곧 물리학 분야의 선도과제였다. 최근에 수행된 이론 연구에 따르면 응집상태 물질에도 마요라나 성질을 따르는 준입자의 존재가 가능하며 이러한 준입자를 우주 중 실제 입자의 고체속 그림자라고 볼 수 있다. 이와 관련한 연구는 상기 독특한 물리적 성질 조종·이용에 커다란 가능성을 제공하고 있다. 정보출처 : http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2018/8/416675.shtm |
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