기초과학연구원(IBS) 양자나노과학 연구단이 양자컴퓨터의 핵심 요소인 큐비트의 성능을 향상시키기 위한 중요한 조건인 '결맞음 시간'이 긴 원소를 발견했습니다. 이 연구는 양자비트들이 얽힘과 중첩 상태를 유지하면서 조작할 수 있는 능력을 갖추는 데 중점을 두고 있습니다. 결맞음은 이러한 양자 상태를 유지하는 능력을 의미하며, 긴 결맞음 시간은 더 안정적인 양자 연산을 가능하게 합니다.

연구단은 어븀(Er)과 같은 란타나이드 원소를 활용해 긴 결맞음 시간과 전자스핀 판독의 용이성을 모두 갖춘 새로운 큐비트 후보를 발견했습니다. 연구팀은 주사터널링현미경(STM)을 사용하여 어븀 원자와 티타늄 원자를 결합하여 어븀 원자의 전자스핀을 제어하고 검출하는 데 성공했습니다. 이 방법으로 어븀 원자의 스핀 상태는 티타늄 원자보다 약 5배 긴 1마이크로초 동안 유지되었습니다.

이 연구 결과는 양자 컴퓨터와 같은 양자 논리 단위의 구축에 어븀 원자를 적용할 수 있는 가능성을 열었습니다. 연구진은 앞으로 어븀 원자의 양자 상태 조작과 결맞음 유지 사이의 균형을 최적화하는 방법을 탐구할 계획입니다.