경기도가 지원한 국내 연구팀이 차세대 컴퓨터인 양자컴퓨터 개발에 필수적으로 필요한 극저온 초고속 소자를 제작하는 데 성공했다.

24일 도에 따르면 한국과학기술원 전기 및 전자공학부 연구팀(김상현 교수·정재용 박사과정)과 한국나노기술원 김종민 박사 연구팀, 한국기초과학지원연구원 박승영 박사 연구팀은 16일(현지시간) 미국 하와이주 호놀룰루에서 열린 VLSI 기술 심포지엄(Symposium on VLSI Technology)에서 이런 내용을 담은 '모놀리식 3차원 집적 극저온 초고속 소자' 연구결과를 발표했다.

'반도체 올림픽'이라 불리는 VLSI 기술 심포지엄은 국제전자소자학회(International Electron Device Meetings, IEDM)와 더불어 반도체 소자 분야 최고 권위 학회다.

양자컴퓨터는 큐비트 하나에 0과 1을 동시에 담아 여러 연산을 한번에 처리할 수 있는 컴퓨터로, 최근에 IBM과 구글 등 글로벌 기업이 제작에 성공하면서 차세대 컴퓨터로 주목받고 있다.

기존 컴퓨터의 정보 단위인 '비트'의 경우 1비트당 1개의 값만 가지는 데, 양자컴퓨터의 정보 단위인 '큐비트'는 1큐비트가 0과 1, 2개의 상태를 동시에 가진다. 따라서 1큐비트는 1비트에 비해 2배 빠른 계산이 가능하며, 큐비트 수가 커질수록 처리 계산 속도도 증가한다.

대규모 양자컴퓨터 개발을 위해서는 큐비트를 제어·해독하는 소자 개발이 필수적이다.

연구팀은 큐비트 회로 위에 저전력, 저잡음 초고속 특성이 매우 뛰어난 III-V 화합물 반도체 HEMT(고전자 이동도 트랜지스터 (High-Electron Mobility Transistor))를 3차원으로 집적해 수천 혹은 수만 개의 큐비트가 연결 가능한 구조를 제시했다.

안치권 경기도 과학기술과장은 "이번에 개발된 기술은 양자컴퓨터와 차세대 6G 무선통신 등 다양한 분야에서 응용할 수 있어 그 확장성이 매우 큰 기술"이라며 "양자컴퓨터의 실용화를 앞당길 수 있는 기술로 기대된다"고 말했다.

한편, 경기도 시스템 반도체 국산화 연구지원 사업은 시스템 반도체 소재·소자의 국산화를 통한 일본수출 규제 대응과 국내 시스템 반도체 산업의 자생력 강화를 목표로 하고 있다.

도는 연 10억 원의 도비를 지원하고 있으며, 이 사업을 통해 한국나노기술원을 비롯한 한국과학기술원, 전북대가 활발히 공동 연구개발을 수행 중이다.