광주과학기술원(GIST·총장 김기선)은 도용주 물리·광과학과 교수팀이 그동안 이론적으로 예측된 위상학적인 양자 간섭 무늬를 관측하는 데 성공, 차세대 양자컴퓨터 소재 활용 가능성을 제시했다고 20일 밝혔다.
도 교수팀은 비스무스(Bi)와 셀레늄(Se)으로 이뤄진 3차원 위상절연체 물질로 주목받는 비스무스셀레나이드(Bi2Se3)위상 부도체 나노 막대를 사용해 양자 소자를 제작했다. 절대 온도 3도 미만의 극저온 환경에서 위상양자 소자의 자기 저항을 게이트 전압에 따라 측정한 결과, 위상이 역전된 두 종류의 AB 진동이 번갈아 가면서 나타나는 위상학적인 AB 진동을 연속 관측했다.
연구팀은 AB 진동 보다 정확히 2배 빠르게 진동하는 또 다른 양자 간섭 효과인 알츠훌러-아로노프-스파이바크(AAS) 진동도 확인했다. AB 진동과 AAS 진동의 상대적 크기를 인위적으로 제어할 수 있음을 실험으로 구현했다.
도용주 교수는 “그동안 이론적으로 예측된 위상학적인 양자 간섭 무늬를 최초로 구현한 실험 결과”라며 “향후 위상 부도체 나노 막대를 초전도체, 자성체, 나노 진동자 등과 결합해 다양한 위상학적인 양자 정보 소자를 개발할 수 있을 것”이라고 말했다.
광주=김한식기자 hskim@etnews.com
