속도·보안 높은 ‘양자 ICT’ 구현 위한 원천기술 확보
"향후 상용화 위해 이통사들과 네트워크 구축할 것"

연구팀이 개발한 질화규소 기반 양자 ICT 소자./ETRI 제공

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국내 연구진이 반도체 소재의 한 종류인 질화규소를 이용해 ‘양자 정보통신(ICT)’ 소자를 세계 최초로 개발했다. 질화규소 소자는 실리콘 소자보다 정보 손실이 적다는 장점이 있다.

한국전자통신연구원(ETRI)은 질화규소를 이용해 양자 ICT 소자를 개발하고 양자 논리회로를 구현하는 데 성공했다고 29일 밝혔다.

양자 ICT는 0과 1의 비트(bit)를 동시에 구현해 정보처리 속도를 높일 수 있는 ‘양자 중첩’, 정보전달 속도를 높이고 보안을 높일 수 있는 ‘양자 얽힘’ 등의 원리를 이용하는 차세대 ICT다. 빛을 매개로 실제 통신을 구현할 하드웨어인 양자 ICT 소자는 다른 반도체 소자와 같이 주로 실리콘으로 만들어지고 있다. 소형화에 유리하고 상온에서 작동하기 때문이다.

실리콘은 대신 정보전달 과정에서 정보 손실이 비교적 많다는 단점이 있다. 이를 극복하고자 또다른 반도체 소재인 질화규소를 이용해 소자를 개발하려는 시도가 있어왔지만 섭씨 영하 270도의 극저온에서만 작동하는 한계가 있었다.

연구팀은 질화규소에 실리콘을 혼합해 빛 알갱이를 1개씩 발사할 수 있는 일종의 ‘레이저총’과 빛이 정보손실을 최소화하며 지나갈 수 있는 통로(광도파로)를 포함하는 새로운 소자를 만들었다. 이 소자를 이용해 양자 논리회로의 한 종류인 ‘CNOT 게이트’를 구현해냈다. 논리연산의 결과를 얼마나 신뢰할 수 있는지를 나타내는 신뢰도는 81%를 기록했다.

양자 ICT는 아직 미래 기술로 상용화까지는 시일이 걸릴 것으로 평가받지만, KT·SKT·LG유플러스 등 국내 이동통신사들도 관련 원천기술 연구에 투자하고 있다. 연구팀은 향후 상용화를 대비해 본 기술의 신뢰도를 81%에서 99% 이상으로 높이고, 이통사들과의 네트워크를 구축할 계획이다.

주정진 ETRI 양자광학연구실장은 "국내 반도체 산업의 강점을 활용해 우리나라가 양자 인터넷 기술을 선도할 수 있도록 기여하겠다"고 말했다.

김윤수 기자(kysme@chosunbiz.com)

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