최태영 교수팀, ‘양자기술협력사업’ 양자컴퓨팅 분야 선정
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- 등록일2022.10.12
- 11002
최태영 교수팀
물리학과 최태영 교수팀이 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 ‘양자기술협력사업’ 양자컴퓨팅 분야에 최종 선정됐다. ‘양자기술협력사업’은 양자기술 선도국과의 전략적 국제협력을 통해 우리나라 양자기술 경쟁력을 획기적으로 제고하기 위한 사업이다. 본 사업에 선정됨에 따라 연구팀은 2027년까지 5년간 약 47억 원을 지원받아 미국 듀크 대학과 함께 ‘다중 큐비트 개별 제어를 위한 이온 포획 기반 양자컴퓨팅 국제공동연구’를 수행한다.
이온 포획 기반의 양자시스템은 양자컴퓨팅 분야를 선도하고 있는 플랫폼 중 하나로 해외의 많은 연구 그룹들이 해당 분야의 연구를 진행하고 있다. 특히 미국 듀크 대학의 Quantum Center(DQC)는 양자컴퓨터 분야의 세계 최정상 그룹중 하나다. 최태영 교수팀은 듀크 대학의 연구진과 국제협력연구를 통해 최정상급 양자컴퓨터 기술 역량을 국내에 도입하여 국내 양자 컴퓨터 개발에 필수적인 원천기술을 확보하고, 양자컴퓨팅 기술의 국산화 및 관련 산업 활성화를 이루고자 한다.
‘꿈의 컴퓨팅’이라고 불리는 양자컴퓨팅은 양자역학의 원리를 활용하여 기존 슈퍼컴퓨터 대비 수백만 배 이상의 계산 성능을 발휘하는 차세대 ICT 원천기술이다. 양자 정보시스템에서 사용되는 최소 정보 단위인 큐비트(Qubit, Quantum bit)는 기존 정보 단위 ‘비트’의 이진법과 달리 ‘0과 1이 겹쳐 있는 상태’, 즉 중첩 상태를 이루고 있다. 이러한 특성상 획기적인 속도로 정보의 병렬처리가 가능하고, 양자얽힘을 활용하여 기존 디지털 컴퓨터가 연산할 수 없는 문제들을 풀 수 있다. 다만, 큐비트는 주위 환경에 민감하게 반응하고, 작동하는 방법이 매우 까다롭다. 이에 따라 본교 연구팀은 가장 성능이 뛰어난 이온 큐비트를 기반으로 다중 이온 큐비트 포획 및 안정화 기술을 확보하여 10개 큐비트급 양자컴퓨터를 개발하고자 한다.
더불어 △고신뢰도의 양자 조작을 이루기 위한 광학계 기술 개발 △고신뢰도의 양자 얽힘을 수행하기 위한 레이저 및 고주파의 다중 주파수·위상변조·제어기술 개발 △ 확장성이 가능한 신개념의 다중 큐비트 포획 기술 개발을 통해 10개를 뛰어넘는 이온 큐비트 기반 양자컴퓨팅 기술의 가능성 탐구 등에 대한 연구도 진행한다. 본 과제를 통해 국내 이온 포획 그룹이 세계적으로 이온 포획 양자컴퓨터를 선도하고 있는 듀크 대학의 Quantum Center와의 협력연구를 진행한다면, 세계 최고 수준의 양자컴퓨터 기술을 국내에 도입할 수 있을 것으로 기대된다. 또한 국내외의 연구자들의 상호방문과 협력연구로 국내 양자컴퓨터 연구가 활발해질 것으로 예상된다.
연구책임자인 최태영 교수는 “본 과제를 통해 양자전문인력 육성, 관련 산업 진흥과 일자리 창출, 양자컴퓨터 및 양자정보 분야의 국가경쟁력 강화에 크게 기여할 수 있으리라 기대한다”며, “특히 양자컴퓨터를 활용한 인공지능, 암호해독, 신물질 개발, 다양한 변수 예측, 대용량 정보처리기술 등 사회경제전반에 걸친 기술 발전과 산업의 진흥을 이룰 수 있을 것으로 본다”고 밝혔다.
본교 물리학과는 ‘엑시톤 나노구조의 양자물성 제어’를 목표로 화학신소재공학부와 함께 ‘2019년 기초연구실 지원사업’과 ‘2022년 기초연구실 후속연구 지원사업’에 연속 선정되어 우수한 연구 성과를 내고 있다. 특히, 최태영 교수팀은 2021년 과학기술정보통신부와 한국연구재단의 '2021 양자컴퓨팅 개발 사업'에 이어 이번 사업에 선정되며 양자컴퓨터의 핵심 기반 기술개발 및 시스템 구현에 더욱 박차를 가할 계획이다. 최태영 교수는 5개 양자 정보에서 프로그래밍이 가능한 양자얽힘을 세계 최초로 수행한 연구 경험을 가지고 있으며, 이는 양자컴퓨터의 실질적인 구현에 중요한 성과로 평가받고 있으며, 최태영 교수팀은 양자컴퓨터 개발 및 엑시톤 기반의 양자현상연구에서 삼성미래기술육성센터과 한국연구재단의 기초연구실 사업 등에 선정되며 다양한 연구사업을 수행해 왔다.