□ GIST 물리광과학과 이상윤 교수 연구팀이 제안한 ‘양자 네트워크를 위한 확장성 있는 반도체 기반 양자 중계기’ 연구과제가 삼성전자가 지원하는 삼성미래기술육성센터 ICT 분야의 7개 사업 중에 하나로 선정되었다.
□ 이상윤 교수 연구팀은 실리콘 카바이드의 실리콘 빈자리 결함을 이용하여 높은 효율과 신뢰도를 갖춘 양자 중계기를 개발하고, 대규모 양자컴퓨팅, 양자 인터넷 실현을 위해 필요한 높은 확장성을 갖춘 양자 네트워크를 실현하고자 한다. 이 연구과제는 고체 점결함 큐비트 전문가와 광자 및 원자 큐비트 전문가로 구성된 공동 연구팀에 의해 수행될 예정이다. GIST 이상윤 교수팀은 고체 점결함을 이용한 스핀 큐비트 및 스핀–광자 인터페이스 연구를 수행할 예정이며, 원자-광자 상호작용 및 양자광학 연구에 전문성을 갖춘 연세대학교 물리학과 조영욱 교수팀과 공동 연구진을 구성하였다.
∘ 양자정보 과학이 제시하는 양자이득과 더 안전한 양자 암호통신을 실용화하려면 대규모 양자네트워크를 구현해야 한다. 광자의 중첩 현상만을 이용하는 양자암호통신망과 달리 양자네트워크는 광자를 매개로 하여 다수의 양자 메모리들 사이의 양자 얽힘을 구현하는 것에서 시작한다. 따라서, 양자 광원과 양자 메모리가 결합된 고효율, 고신뢰도의 양자 중계기 개발이 필요하다. 고체 점결함을 이용한 양자 중계기 연구는 최근 십여년 동안 급속한 발전을 이루어 현재는 경쟁 물리계들 중에 가장 높은 양자 연결 효율을 달성했다. 이상윤 교수팀은 기존에 사용하는 스핀-광자 얽힘 프로토콜에 한계가 있어 확장성을 획기적으로 개선하기는 어려울 것이기에 이 문제를 해결하기 위해 본 과제를 제안하였다.
□ 이상윤 교수팀은 “양자 중계기 성능의 획기적 개선이 가능한 새로운 스핀–광자 얽힘 프로토콜을 개발하고, 이를 적용할 수 있는 실리콘 카바이드의 점결함을 이용하여 높은 효율과 신뢰도를 달성할 수 있는 양자 중계기를 개발하고자 한다”면서 “이 과제의 성공은 실용적인 대규모 양자 네트워크 실현 가능성을 한층 앞당기게 될 것”이라고 내다 봤다.
□ 본 과제는 22년 상반기에 선정되어 6월부터 시작되며, 향후 3년간 총 12억의 연구비를 지원받게 된다.
