“우리가 만든 물질은 특정 원자 모양이나 구조로 인해 독특한 전기적 또는 양자적 특성을 나타내는 물질이다.”라고 캘리포니아 대학교 어바인 캠퍼스의 물리학 및 천문학 교수이자 네이쳐 커뮤니케이션즈에 게재된 논문의 주요 저자인 루이스 A. 야우레기(Luis A. Jauregui)는 말한다.

“일반적으로 절연 재료로 간주되는 유리를 변형하여 구리와 유사한 효율적인 전도체로 변환할 수 있다고 상상해 보라. 그것이 우리가 한 일이다.”

기존 컴퓨터는 실리콘을 도체로 사용하지만 실리콘에는 한계가 있다. 양자 컴퓨터는 이러한 한계를 우회하는 데 도움이 되며, 새로운 연구에서 설명된 것과 같은 방법은 양자 컴퓨터가 일상적인 현실이 되는 데 도움이 될 것이다.

“이 실험은 고품질 양자 재료를 성장시키기 위해 UCI가 보유한 고유한 역량을 기반으로 한다. 전도율이 낮은 물질을 어떻게 좋은 전도체로 바꿀 수 있을까?라고” UCI의 에들먼 양자 연구소 회원이기도 한 야우레기는 말한다.

“이것이 우리가 이 논문에서 한 일이다. 우리는 이러한 재료에 새로운 기술을 적용해 왔으며 이를 훌륭한 전도체로 변화시켰다.”

야우레기는 원자 규모에서 재료에 올바른 종류의 변형을 적용하는 것이 핵심이라고 말했다. 이를 위해 팀은 하프늄 펜타텔루라이드라는 물질의 원자 구조를 "보통" 물질에서 양자 컴퓨터에 적합한 물질로 변경하기 위해 큰 변형을 가할 수 있는 "벤딩 스테이션"이라는 특수 장치를 설계했다.

야우레기는 “이러한 물질을 만들려면 원자 구조에 구멍을 뚫어야 한다.”라고 말했다. "스트레인은 우리가 그렇게 할 수 있게 해준다."

"또한 변형률을 제어하여 원자 구조 변화를 켜거나 끌 수 있는데, 이는 향후 양자 컴퓨터에서 재료에 대한 켜기/끄기 스위치를 만들려는 경우 유용하다."라고 야우레기와 함께 일하는 박사후 연구원인 제1저자 리우 진위(Jinyu Liu)는 말한다.

"이론적 시뮬레이션이 실험적 관찰에 대한 심오한 통찰력을 제공하여 새로운 물질의 양자 상태를 제어하는 방법 발견을 가속화하는 방식에 만족한다."라고 공동 저자이자 물리학 교수이자 UCI 복합 및 활성 재료 센터의 부소장인 우 루첸(Ruqian Wu)은 말한다.

로스앨러모스 국립연구소(Los Alamos National Laboratory) 통합나노기술센터 과학자인 공동 저자인 마이클 페티스(Michael Pettes)는 “우리 팀이 이렇게 찾기 어렵고 많이 찾는 물질 상태가 만들어질 수 있다는 것을 보여줄 수 있게 되어 기쁘다”고 말했다. "이것은 양자 장치 개발에 유망하며 우리가 시연하는 방법론은 다른 양자 재료에 대한 실험에도 호환된다."

현재 양자 컴퓨터는 IBM, Google, Rigetti와 같은 회사의 사무실 등 일부 장소에만 존재한다.

야우레기는 "Google, IBM 및 기타 여러 회사에서 일상 생활에서 사용할 수 있는 효과적인 양자 컴퓨터를 찾고 있다."고 말한다. "우리의 희망은 이 새로운 연구가 양자 컴퓨터의 약속을 더욱 현실화하는 데 도움이 되는 것이다."

자금은 야우레기에 대한 NSF CAREER 보조금인 UCI-MRSEC와 Los Alamos 국립 연구소 감독 연구 및 개발 감독 연구 프로그램 자금에서 나왔다.

출처: UC 얼바인