나노에 도전한다(7)

정보출처 닛케이산업신문

출판날짜 2001년 08월 20일

나노테크를 사용한 연구로 기대되고 있는 것이 양자 컴퓨터이다. 현실화는 아직 시간이 걸릴 것으로 보인다. 하지만 양자 컴퓨터는 현재의 컴퓨터와는 완전히 다른 구조로 작동해, 방대한 계산이 필요한 암호해독 등에 응용될 것으로 예상된다. 전류의 중첩이라고 하는 방식으로 세계에서 선구적으로 기본소자를 만든 네델란드의 델프트 공과대학 응용물리학부의 요한 E. 모이 교수에게 연구의 진전상황을 들었다.

▷ 중첩 상태를 활용

- 본래 양자 컴퓨터란.

"원자와 전자를 취급하는 양자역학을 이용해서 계산을 하는 새로운 계산기이다. 양자역학에는 중첩 상태라고 하는 0인 동시에 1이라고는 사고방식이 있다. 이것을 하나의 소자로 해서 소자를 늘려 가면, 극단적으로 빠른 스피드로 계산이 가능하다"

- 구체적으로는.

"초전도 전선으로 만든 매우 작은 링을 만들어, 이것에 정보를 기억시킨다. 자장을 가하면 링에 전류가 흐르는 구조로, 왼쪽 방향으로 흐르거나 혹은 오른쪽 방향으로 흐르는 전류의 중첩이 일어나고 있다. 측정기로 자계의 강도를 측정해서 읽어낸다. 하나의 링이 큐빗으로 불리는 소자가 되고 있다. 크기는 10마이크로(1마이크로는 100만 분의 1)미터각 정도이고, 틀에는 알루미늄이 사용되고 있다"

▷ 기본 동작을 확인

"작동시키려면 액체 헬륨을 펌프로 순환시켜 0.1케르빈 이하의 절대 0도에 가까운 상태로 할 필요가 있다. 우리들은 1큐빗이 동작하는 것을 약 1년 반 전에 세계에서도 선구적으로 확인했다. 거의 같은 시기에 미국 뉴욕주립대학이 그리고 그 1년 후에 델프트공과대학의 공동연구처인 NTT 물성과학기초연구소의 타카야나기 부장들도 이를 확인했다"

- 소자수는 어느 정도 필요한가.

"실현을 위해서는 최저 1만 소자가 요구될 것이다. 운이 좋으면 100개로 해결될지도 모른다"

- 무엇에 응용할 수 있는가.

"동시 병행으로 계산할 수 있기 때문에, 수 십 만에서 수 백 만이라고 하는 대량의 데이터 속에서 필요한 데이터를 끄집어내는 데에 사용 가능하다. 현재의 슈퍼 컴퓨터로 1년 걸릴 인수분해가 1초 이내에 풀릴 수 있을 것으로 여겨지고 있다. 암호 해독에 중요하기 때문에 미국방성 등이 방위상의 관점에서 연구에 힘을 쏟고 있다"

- 그 외에는.

"예를 들면 장기적인 기상예측은 원리적으로 예측 불가능한 면이 있기 때문에 어려울 것이다. 그 외에 무엇이 가능하는가를 물어도 대답하기는 어렵다. 양자 컴퓨터를 만드는 데에 천재가 필요하다고 알려지고 있지만, 사용법에서 있어서도 어떤 천재가 예상치도 못 했던 사용법이 생각될지도 모른다"

▷ 30년에 실용화도

- 실현의 목표는.

"최저 앞으로 15년은 필요하다. 완성되지 못 할 것이라고 말하는 연구자도 있지만, 50년 이내에는 절대로 가능하다. 개인적으로는 30년 안에 실현하고 싶다고 생각하고 있다. 단지, 그 때에는 지금 생각하고 있는 개념이 변할 수도 있다"

"우리들의 방식 외에 원자의 핵 스핀과 빛, 반도체를 큐빗으로 해서 이용한다는 생각도 있다. 어느 것이 가장 유망한 것인가는 현 시점에서 판정하기는 어렵다"

- 연구지원체제는.

"네델란드에서도 나노테크는 커다란 관심을 불러모으고 있다. EU(유럽 연합)는 9개의 양자 컴퓨터 연구 프로젝트를 조성하고 있다. 올 가을부터는 미국에서 새로운 자금을 받을 예정이다. 하버드대학과 손챠 동경대학 교수 등과 공동연구 프로젝트에 참가하게 된다"