양자컴퓨터의 핵심 물질로 주목받는 '양자 스핀 액체' 내부의 기본입자가 세계 최초로 관측됐다.
아일랜드 코크대학(UCC) 연구팀은 10일(현지시간) 새로운 '양자 목격 기법'을 통해 양자 스핀 액체의 기본입자인 '스피논'을 직접 관측하는 데 성공했다고 밝혔다.
양자 스핀 액체는 양자 효과로 인해 절대영도(가장 낮은 온도)에서도 얼지 않고 액체 상태를 유지하는 특수 물질이다. 이런 특성 때문에 기존 컴퓨터의 실리콘처럼 양자컴퓨터에 사용될 수 있는 '양자 실리콘'의 유력한 후보로 꼽힌다.
연구팀은 '허버트스미사이트'라는 광물을 연구 대상으로 삼았다. 이 광물은 양자 스핀 액체를 품고 있을 가능성이 가장 큰 물질로 알려져 있다.
기존 연구에서는 광물 속 불순물이 관측을 방해하는 요소였지만, 연구팀은 역발상으로 이 불순물을 양자 스핀 액체를 들여다보는 '목격자'로 활용했다.
불순물 입자들이 양자 스핀 액체를 통해 서로 상호작용하는 방식을 측정해 액체 자체의 특성과 그 안의 기본입자인 스피논의 존재를 간접적으로 증명한 것이다.
연구를 이끈 셰이머스 데이비스 교수는 "양자 목격 기법을 도입해 양자 스핀 액체의 내부 양자 여기, 즉 '스피논'에 처음으로 직접 접근할 수 있는 새로운 관점을 제공했다"고 설명했다.
스피논은 양자 스핀 액체와 같은 특정 양자 물질 상태에서만 존재하는 입자다. 이 입자의 존재를 증명하고 제어하는 것은 양자컴퓨터 상용화의 중요한 과제로 여겨져 왔다.
연구팀은 이번 발견이 양자컴퓨터의 오류를 획기적으로 줄일 수 있는 '위상 양자컴퓨팅' 기술 개발의 중요한 단초가 될 것으로 기대했다.