Silicon Spin Qubits

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Image courtesy of SemiQon

Overview

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실리콘 스핀 큐비트란 전계효과 트랜지스터와 흡사한 반도체 소자의 게이트 구조로 형성된 에너지 우물에 갇힌 전자, 홀 등 입자의 스핀 상태를 큐비트 에너지 준위로 사용하는 양자컴퓨팅 소자입니다. 실리콘 스핀 큐비트를 포함한 반도체 큐비트는 긴 결맞음 시간, 낮은 spin-orbit coupling, 그리고 높은 게이트 충실도를 통해 양자 컴퓨팅 기술의 차세대 플랫폼으로 자리 잡고 있습니다.

또한 마이크로 마그넷 기법을 이용하여 20 MHz 이상의 라비 진동 (Rabi Oscillation)을 구현 가능함이 증명된 바 있어 99.9% 이상의 단일 큐비트 게이트 구현이 가능하며, 빠른 이중 큐비트 게이트도 가능하다는 장점을 갖고 있습니다. 나아가 실리콘 스핀 큐비트는 모든 양자 컴퓨팅 플랫폼 중 현대 반도체 산업의 CMOS 공정과 가장 높은 호환성을 보여 향후 대규모 집적형 양자프로세서를 70년 이상 발전되어 온 실리콘 산업공정을 그대로 사용하여 제작할 수 있는 잠재력을 지니고 있습니다.


이는 반도체 강국인 대한민국이 기존의 인프라와 축적된 노하우를 바탕으로 경쟁 우위를 확보하고 있다는 것을 의미합니다. 즉, SDT는 최고의 파트너들과의 협력을 통해, 세계적인 선도 그룹에 신속하게 진입할 수 있는 전략적 위치를 확보하고 있습니다.

이러한 기반을 바탕으로 SDT는 2027년 상반기까지 50개의 실리콘 스핀 큐비트 달성이라는 중요한 이정표를 향해 순조롭게 나아가고 있습니다.

실리콘 스핀 큐비트란 전계효과 트랜지스터와 흡사한 반도체 소자의 게이트 구조로 형성된 에너지 우물에 갇힌 전자, 홀 등 입자의 스핀 상태를 큐비트 에너지 준위로 사용하는 양자컴퓨팅 소자입니다. 실리콘 스핀 큐비트를 포함한 반도체 큐비트는 긴 결맞음 시간, 낮은 spin-orbit coupling, 그리고 높은 게이트 충실도를 통해 양자 컴퓨팅 기술의 차세대 플랫폼으로 자리 잡고 있습니다.

또한 마이크로 마그넷 기법을 이용하여 20 MHz 이상의 라비 진동 (Rabi Oscillation)을 구현 가능함이 증명된 바 있어 99.9% 이상의 단일 큐비트 게이트 구현이 가능하며, 빠른 이중 큐비트 게이트도 가능하다는 장점을 갖고 있습니다. 나아가 실리콘 스핀 큐비트는 모든 양자 컴퓨팅 플랫폼 중 현대 반도체 산업의 CMOS 공정과 가장 높은 호환성을 보여 향후 대규모 집적형 양자프로세서를 70년 이상 발전되어 온 실리콘 산업공정을 그대로 사용하여 제작할 수 있는 잠재력을 지니고 있습니다.


이는 반도체 강국인 대한민국이 기존의 인프라와 축적된 노하우를 바탕으로 경쟁 우위를 확보하고 있다는 것을 의미합니다. 즉, SDT는 최고의 파트너들과의 협력을 통해, 세계적인 선도 그룹에 신속하게 진입할 수 있는 전략적 위치를 확보하고 있습니다.

이러한 기반을 바탕으로 SDT는 2027년 상반기까지 50개의 실리콘 스핀 큐비트 달성이라는 중요한 이정표를 향해 순조롭게 나아가고 있습니다.

서울대학교 물리천문학부와 진행 중인 공동연구

서울대학교 물리천문학부와 진행 중인 공동연구

서울대학교 물리천문학부와 진행 중인 공동연구

실리콘 스핀 큐비트는 다양한 장점을 보유하고 있음에도 불구하고 타 플랫폼에 비해 낮은 접근성, 부족한 소프트웨어 자원 및 사용자 친화성 측면에서 정제되지 않은 개발 프로세스를 가지고 있었습니다. 서울대학교 물리천문학부 김도헌 교수님의 연구실은 SDT와 함께 이를 개선하고 있습니다.

SDT는 큐비트를 물리적으로 구현하기 위해 2차원 양자 우물을 형성하는 기초적인 하드웨어 구현부터, 양자 제어를 통한 양자 게이트 동작 및 이중 큐비트 양자 알고리즘을 적용하는 시스템 레벨까지 단일 플랫폼으로 통합된 개발 환경(Integrated Development Environment)을 구축하고, 사용자 친화적인 상위 소프트웨어를 제공하고 있습니다.

또한, 증가하는 실리콘 스핀 큐비트를 활용해 양자 컴퓨팅 클라우드 서비스를 제공하며, 머신러닝을 활용한 자동 튜닝 기법, 큐비트 최적화 기법, 닫힌 루프 제어 및 PID 제어 기능을 제공하고 있습니다.

Image courtesy of Prof. Dohun Kim

Image courtesy of Prof. Dohun Kim

SDT’s Partnership with SemiQon

SDT’s Partnership with SemiQon

SDT’s Partnership with SemiQon

SDT는 2024년 11월 핀란드의 반도체 기반 QPU 기술 선도기업 SemiQon과 MOU를 체결하며 양자 컴퓨팅의 상용화 및 대량 생산을 위한 협력의 첫발을 내디뎠습니다. 이번 협약은 SDT가 자랑하는 제조 강국의 DNA를 양자 컴퓨팅 분야로 확장하며, 글로벌 양자 컴퓨팅 시장에서의 주도권을 확보하는 계기가 될 것입니다.

이번 협력을 통해 SDT는 SemiQon의 실리콘 기반 QPU 칩을 자체 개발한 양자 정밀 측정 장비와 연결하여 양자 컴퓨팅 기술의 안정성과 확장성을 강화할 예정입니다. 양사의 협업은 기존 반도체 제조 인프라를 활용한 비용 절감 및 대량 생산 체계 구축의 가속화를 의미합니다.

SemiQon은 상업적 경쟁력과 대량 생산에 최적화된 실리콘 기반 QPU를 개발하고 있습니다. 고성능과 안정성을 보유한 합리적인 가격의 QPU를 통해 100만 큐빗 시대를 앞당기겠다는 비전을 가진 SemiQon은 양자 컴퓨팅의 잠재력을 실현하고 확장 가능성을 극대화하는 데 주력하고 있는 SDT의 파트너입니다.

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06211 서울특별시 강남구 테헤란로44길 5, 10층 (역삼동, 대아빌딩)

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