과학자들, 안정적인 여기 상태를 지닌 양자 자석 개발: 양자 기술 진보 기대

Seoul알토대학교와 체코과학아카데미 물리학 연구소의 연구진이 양자 기술에 활용될 수 있는 새로운 종류의 양자 물질을 개발했습니다. 이들은 한 원자씩 쌓아올려 더 발전된 형태의 양자 자성을 보여주었습니다. 이번 연구는 양자 컴퓨팅과 기술에 큰 문제점인 탈코히어런스에 강한 양자 물질을 만드는 데 중요한 진전을 이룬 것입니다.

연구자들은 산화 마그네슘 표면에 자기적인 성질을 가진 티타늄 원자를 배치했습니다. 이들 원자 간의 상호작용을 조심스럽게 조정하여 특별한 형태의 양자 자성을 생성했습니다. 이러한 성공적인 공학적 구현은 Aalto 대학의 호세 라도에 의해 이론적으로 제안되었으며, 이후 카이 양의 팀에 의해 정밀 원자 조작 방법을 사용하여 구축되고 테스트되었습니다.

새로운 위상학적 양자 자석의 주요 특징은 다음과 같습니다:

• 다양한 조건에서도 높은 안정성을 유지하기 위한 간섭 저항성.
• 기존의 양자 물질보다 높은 코히어런스 수준을 보이며, 이는 양자 컴퓨팅 응용에 매우 중요합니다.
• 전자들이 분할된 것처럼 행동하는 분수 흥분의 가능성, 이는 완전히 새로운 물리적 현상을 도입합니다.

양자 자석은 대규모에서 양자 상태를 나타낼 수 있습니다. 최근에 과학자들은 위상학적 여기를 사용하는 새로운 유형의 양자 자석을 개발했는데, 이것은 더욱 뛰어난 일관성을 유지합니다. 이는 디코히런스에 의해 발생하는 오류에 대해 보다 신뢰성 있고 저항성이 있는 큐비트를 개발하는 데 도움이 될 수 있습니다.

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이 연구는 스캐닝 터널링 현미경을 사용하여 개별 원자와 큐비트를 정밀하게 제어하고 연구하는 데 중점을 두었습니다. 이 방법은 새로운 양자 재료를 개발하는 데 필요한 높은 수준의 제어를 제공합니다. 연구진은 이론적 예측대로 위상적 양자 여기 상태가 외부 방해에 견디고 지속적으로 견고함을 유지한다는 것을 입증하였습니다.

이 발전은 기본적인 양자 물리학의 새로운 길을 열어줄 뿐만 아니라, 미래의 양자 기술에도 큰 영향을 미칠 수 있습니다. 예를 들어, 현재의 양자 컴퓨터보다 더 안정적이고 신뢰할 수 있는 양자 컴퓨터를 개발할 수 있는 가능성이 있습니다. 또한, 특별한 양자 특성을 가진 재료를 만들 수 있는 능력은 양자 통신, 센싱 및 암호화 분야의 혁신을 가져올 수 있습니다.

이 연구는 위상 양자 물질이 현재의 양자 기술 문제를 해결하는 데 어떻게 도움이 될 수 있는지를 조명합니다. 과학자들은 위상 양자 자석의 특별한 특성을 활용하여 새로운 기능을 가진 첨단 양자 장치를 만드는 데 한 발 더 가까워지고 있습니다.