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삼성이 지원한 대학 연구팀…초고감도 마이크로파 검출기 개발
임연정 기자  |  lyj@uelt.net
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승인 2020.10.12  13:03:49
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정우찬 포스텍 석박사 통합 과정 학생(왼쪽)과 이길호 교수(삼성전자 제공). © 뉴스1


(서울=뉴스1) 권구용 기자 = 삼성전자는 삼성미래기술육성사업이 지원한 포스텍 물리학과 이길호 교수 연구팀이 마이크로파 세기를 이론적 한계인 1초간 측정기준 1아토와트(100경분의 1와트) 수준으로 검출할 수 있는 초고감도 검출기를 개발했다고 4일 밝혔다.

이번 연구 결과는 차세대 양자정보기술 상용화를 위한 원천 연구로 인정받아 지난달 30일(영국 현지시간) 최상위 국제학술지 '네이처(Nature)'에 게재됐다.

전자기파의 한 종류로 전자레인지에 사용되는 마이크로파는 이동통신, 레이더, 천문학 등 폭넓은 과학 기술 분야에서 활용되고 있다.

최근에는 양자컴퓨팅, 양자정보통신 등 양자정보기술에도 활용 가능하다고 알려지면서, 마이크로파를 초고감도로 검출하려는 연구가 활발히 진행 중이다.

현재 마이크로파 검출기로 사용되는 볼로미터는 마이크로파 흡수 소재, 흡수한 마이크로파를 열로 바꿔주는 소재, 발생한 열을 전기 저항으로 변환하는 소재로 구성되며 전기적인 저항의 변화를 이용해 흡수된 마이크로파의 세기를 계산한다.

하지만 볼로미터는 실리콘이나 갈륨비소 등 반도체 소자를 마이크로파 흡수 소재로 사용하기에 검출 한계가 1초간 측정 기준 1나노와트(10억분의 1와트) 수준에 머무는 등 정밀한 세기 측정이 불가능했다.

이 교수 연구팀은 우선 마이크로파 흡수 소재로 반도체가 아닌 그래핀을 사용해 마이크로파 흡수율을 높였다.

또 두 개의 초전도체 사이에 그래핀을 끼워 넣는 '조셉슨 접합 구조'를 도입해 그래핀에서 발생하는 전기 저항 변화를 10피코초(1000억분의 1초)이내로 검출할 수 있게 했다.

그 결과 마이크로파 검출을 이론적 한계인 1초간 측정 기준 1아토와트(100경분의 1와트) 수준으로 높일 수 있었다. 이는 기존 대비 약 10억 배 향상된 민감도다.

이 교수는 "이번 연구는 차세대 양자소자를 실제로 구현하기 위한 기반 기술을 구축했다는데 의미가 있다"며 "이 기술을 활용하면 양자컴퓨팅 측정효율을 극대화해 대규모 양자컴퓨터 개발도 가능할 것으로 기대된다"고 말했다.

뉴스1 <뉴스커넥트>를 통해 제공받은 컨텐츠로 작성되었습니다.

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