과학자들은 양자 인터넷을 향한 큰 발걸음을 내디뎠습니다.

집속 이온 빔(위)은 나노미터 정밀도로 개별 에르븀 이온을 방출하고, 레이저(왼쪽)는 나노공동에 빛을 측면 결합시켜 이온을 여기시킵니다. 여기된 에르븀 이온은 통신 C 대역에서 단일 광자를 방출하여 기존 광섬유 네트워크와 호환되는 확장 가능한 양자 광원을 구현합니다. 출처: B. Schröder/HZDR

헬름홀츠-드레스덴-로센도르프 센터(HZDR)가 참여하는 덴마크-독일 연구 협력은 희토류 원소인 에르븀을 기반으로 하는 새로운 양자 광원과 확장 가능한 양자 네트워크 기술을 개발하는 것을 목표로 합니다. EQUAL(에르븀 기반 실리콘 양자 광원) 프로젝트는 덴마크 혁신 기금으로부터 4천만 덴마크 크로네(약 530만 유로)의 지원을 받고 있으며, 2025년 5월에 시작되어 5년간 운영될 예정입니다.

양자 기술은 해독 불가능한 암호화와 완전히 새로운 유형의 컴퓨터를 가능하게 하며, 미래에는 광 양자 네트워크를 통해 연결될 것으로 예상됩니다. 그러나 이를 위해서는 현재 존재하지 않는 양자 광원이 필요합니다. 이 새로운 프로젝트는 이러한 상황을 바꾸는 것을 목표로 합니다.

"정말 어려운 과제이지만, 우리는 정말 강력한 팀을 구성했습니다. 가장 어려운 목표 중 하나는 양자 광원과 양자 메모리를 통합하는 것입니다. 불과 몇 년 전만 해도 비현실적으로 보였지만, 이제 우리는 나아갈 길을 보게 되었습니다."라고 덴마크 공과대학교(DTU)의 프로젝트 코디네이터이자 쇠렌 스토브 교수는 말했습니다.

이 기술 비전은 DTU의 나노포토닉 칩과 재료, 나노전기역학, 나노리소그래피, 그리고 양자 시스템 분야의 독보적인 기술을 결합하는 데 기반을 두고 있습니다. 현재 다양한 종류의 양자 광원이 존재하지만, 양자 메모리와 호환되지 않거나 광섬유와 호환되지 않습니다.

실제로 실행 가능한 옵션은 단 하나, 어븀 원소뿐입니다. 하지만 어븀은 빛과 상호작용이 너무 약합니다. 따라서 상호작용을 크게 향상시켜야 하는데, DTU에서 개발된 새로운 나노포토닉스 기술 덕분에 이것이 가능해졌습니다. 하지만 이 프로젝트에는 첨단 나노포토닉스뿐만 아니라 양자 기술, 초저전력 집적 포토닉스, 그리고 새로운 나노 제조 기술이 필요하며, 이 모든 기술은 엄청난 잠재력을 가지고 있습니다.

HZDR은 일상 전자제품에 사용되는 것과 동일한 물질인 실리콘을 사용하여 새로운 양자 광원을 개발하는 데 기여할 것입니다. 이 광원은 광섬유 통신에 사용되는 것과 동일한 파장에서 작동하여 보안 통신 및 강력한 컴퓨팅과 같은 미래의 양자 기술에 이상적입니다. "우리는 첨단 이온 빔 기술을 사용하여 어븀 원자를 미세 실리콘 구조에 주입하고 초고순도 실리콘을 사용하여 성능을 향상시키는 방법을 연구할 계획입니다. 이 연구는 오늘날의 기술에 통합될 수 있는 양자 소자를 개발하는 기반을 마련할 것입니다."라고 HZDR 이온 빔 물리 및 재료 연구소의 욘더 베렌센(Yonder Berencén) 박사는 설명합니다.

EQUAL 팀은 베를린 훔볼트 대학의 양자 네트워크, Beamfox Technologies ApS의 나노기술, Lizard Photonics ApS의 집적 광자공학 등 협력 기관으로부터 추가적인 기술적 지원을 받을 수 있었습니다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2025/06/250612031413.htm