韓 연구팀, 세계 최초 삼각격자 구조 물질서 양자 발견

국내 연구팀이 2차원 삼각격자 구조를 지닌 물질에서 양자컴퓨터에 활용할 수 있는 새로운 양자 상태를 세계 최초로 발견했다. 

과학기술정보통신부는 박제근 서울대 교수 연구팀과 김성진 이화여대 교수 연구팀이 삼각격자 구조 자성 반데르발스 물질에서 새로운 양자 상태를 발견했다고 29일 밝혔다.

아이오딘화 코발트(CoI2)의 구조 및 삼각격자에서의 키타에프 모델 도식. 서울대학교 박제근 교수 연구팀 제공

키타에프 모델은 벌집 구조의 물질에서 나타나는 양자 현상으로 양자컴퓨터를 구현할 수 있는 상태를 지닌다. 그동안 학계에서는 벌집 구조 물질로 키타에프 모델을 구현하는 데 그쳤다. 이론상으로는 벌집 구조가 아닌 삼각격자 구조에서도 양자 현상이 나올 수 있다고 알려졌으나, 실제로 구현한 사례는 없었다. 

연구팀은 자성 물질 연구에 사용하던 니켈(Ni)을 코발트(Co)로 치환할 경우 키타에프 모델이 구현할 수 있는 조건에 충족된다는 사실을 발견했다. 이론을 증명하기 위해 일본 양성자 가속기 연구단지(J-PARC) 중성자 시설에서 비탄성 중성자 산란실험과 스핀파 측정을 실시했고, 미국 연구진과 공동으로 분석했다. 

그 결과 키타에프 모델을 실험적으로 구현한 세계 최초의 사례라고 과기부는 밝혔다. 아울러 한·미·일 국제 공동연구로 양자물질에서 세계적인 연구성과를 달성한 것이라고 의미를 부여했다. 

권구성 기자 [e-mail]