10억배향상된마이크로파검출기개발
삼성지원포스텍연구팀네이처게재100경분의1와트로이론적한계도달
삼성미래기술육성사업이지원한 포스텍물리학과이길호 교수 연구팀이 마이크로파 세기를 이론적한계인1초간 측정기준 1토와트(100경분의 1와트)수준으로 검출할 수있는 초고감도 검출기를 개발했다.
이연구 결과는 차세대양자정보기술 상용화를위한 원천연구로인정받아 지난달 30일 국제학술지‘네이처’에게재됐다.
4일삼성전자에따르면이연구는미국 레이시온비비엔 社, 하버드대학교, 매사추세츠 공과대학교,스페인바르셀로나과학기술연구소,일본물질재료연구기구와공동으로진행됐다.마이크로파는전자기파의한 종류로 전자레인지를 비롯해 이동통신,레이더등다양한과학분야에활용되는원천기술이다.
최근에는 양자컴퓨팅, 양자정보통신 등 양자정보기술에도활용가능하다고알려졌다.
현재마이크로파 검출기로 사용되는볼로미터는마이크로파흡수 소재, 흡수한마이크로파를열로바꿔주는 소재, 발생한열을전기저항으로변환하는 소재로 구성되며, 전기적인 저항의변화를이용해흡수된마이크로파의세기를계산한다.
하지만볼로미터는실리콘이나갈륨비소등반도체소자를마이크로파흡수소재로사용하기때문에검출 한계가 1초간 측정기준 1나노와트(10억분의1와트)수준에머무는등정밀한 세기측정이불가능했다.
이교수 연구팀은 볼로미터의소재와 구조 혁신을통해이한계를넘어섰다.
연구팀은 마이크로파 흡수 소재로 반도체가 아닌그래핀을 사용해마이크로파 흡수율을 높였다.또두개의초전도체사이에그래핀을끼워넣는‘조셉슨 접합 구조’를 도입해그래핀에서발생하는 전기저항 변화를 10피코초(1000억분의 1초) 이내로검출할수있게했다.
이교수는“이번연구는차세대양자소자를실제로구현하기위한기반기술을구축했다는데의미가 있다”며 “이 기술을 활용하면양자컴퓨팅측정효율을 극대화해대규모 양자컴퓨터개발도 가능할것으로기대된다”고말했다.
이번연구는 2017년 6월 삼성미래기술육성사업과제로선정돼지원받고있다.
삼성미래기술육성사업은 우리나라의미래를 책임지는 과학 기술 육성을 목표로 2013년부터 1조5000억원을 출연해시행하고 있는 연구 지원공익사업이다.
삼성미래기술육성사업은지금까지603개 과제에7729억원을 집행했으며,국제학술지에총 1255건의논문이게재되는등활발한성과를보이고 있다. 이중 네이처(4건), 사이언스(5건) 등 최상위국제학술지에소개된논문도101건에달한다.