처음으로 물리학자들이 한 원자의 정확한 위치를 찾아내는데 성공했다.

요약

연구자들은 원자적 해상력의 주사 투과 현미경을 사용해서 한 개의 원자의 정확한 위치를 찾아내는게 가능했다. 이 새로운 개발품은 더욱 정확한 양자컴퓨팅 아키텍쳐를 위한 안내로의 큰 걸음이다.

역사상 최초: 원자의 위치를 정확히 밝히기

우리가 여러분에게 양자 측정이 얼마나 미친 짓인지 설명했던 때를 기억하는가? 양자 컴퓨팅과 통신 기술을 위한 연구센터의 오스트레일리아의 양자 연구자들이 (마침내) 실리콘 결정안의 한 원자의 정확한 위치를 알아내는 것이 가능해졌다. 원자들을 원래 위치에서 멀어지게 하는 충격 없이 사실상 불가능 해왔던 기술.

"우리는 실리콘 표면 아래의 개개의 인과 비소 전자주개들의 고해상도 이미지를 얻는데 성공했습니다," University of South Wales(UNSW)과 연구 공저자 Juanita Bocquel 박사가 말한다.

인 원자들이 양자 비트 혹은 큐빗으로 사용되기 위한 매우 적합한 후보이기 때문에 이 연구는 실리콘 결정안의 개개의 인 원자들을 위치시켰다. 그리고  정확히 큐빗을 위치시키는게 큐빗이 가질 수 있는 양자중첩상태(우리의 현재의 컴퓨터들이 사용하는 이진 시스템과 비교되는) 때문에 매우 빠르고 정확한 컴퓨터 능력을 우리가 만드는 것을 도울지도 모르기 때문에 양자비트에 대한 관계는 정확히 왜 이 작업이 그렇게 중요한지 설명을 해준다

CQC2T 부회장이며 멜버른 대학의 교수이기도한 Lloyd Hollenberg는 큰 규모의 이론 프로그램을 이끌고 이 노력들을 1986년에 그 개발자들인 Gerd Binnig와 Heinrich Rohrer에게 노벨상의 절반(진지하게 절반이다.)을 안겨준 원자적 해상력의 주사 투과 현미경(STM)을 이용해 찍혀진 이미지들에 기반한 자료들과 결합한다.

양자 완성에 가깝게

 그 연구를 이끈 멜버른 대학교의 Muhammad Usman 박사는 처음에는 그 이미지들이 사실상 이해하기 어려웠다고 말한다.

"그 이미지들은 설명이 불가능하게 보이는 휘황찬란한 배열의 대칭성을 보여주었습니다. 하지만 양자상태의 환경이 이론적 처리에 분명하게 고려되었을 때, 갑자기 그 이미지들이 완벽하게 이해되었습니다." 그가 말했다.

그 새로운 시스템의 성공은 우리들에게 우리가 실리콘 기반의 양자컴퓨터를 개발하는것을 가능하게 할 정제기술에 가깝게 해주는 하나의 중요한 진보를 줍니다. 그리고 그것은 희망적이게도 더 정확한 양자컴퓨팅 아키텍쳐를 안내할 것입니다.

Hollenberg는 그 이미지들이 정확한 원자의 위치를 주면서도 얼마나 상세하였는지 적는다. "그 STM 이미지들은 주사하는 STM 팁과 직접적으로 상호작용하는 실리콘표면으로부터 튀어나오는 주개의 전자 파동함수의 넝쿨을 보여주고 놀랄만한 세세함을 가지고 있습니다. 그 마지막 이미지들은 그러므로 주개 원자의 절대적인 위치에 매우 민감합니다." 그가 덧붙인다.

CQC2T는 오스트레일리아 연방은행과 Telstra로부터 얻은 2천만 달라의 저당금과 더하여 연방정부로 부터 받은 2천6백만 달라의 투자를 포함하는 두둑한 자금을 지난해 받았다.

그리고 마땅하게도 그 투자들은 가치있는 것으로 판명되고 있다. 몇년의 시도 후에 양자 측정의 걷보기에 고집이 센 세계를 길들이는 것이 마침내 약간의 희미하 희망을 보여주고 있다.