극저온서 최고수준 주파수, 반도체 전자소자 개발

경북대 김대현 교수팀, 국내 중견기업 큐에스아이와 공동연구
VLSI 심포지엄서 공개… 양자 컴퓨팅 시스템 핵심부품 기대감

극저온(4K) 환경에서 세계 최고 수준의 주파수 특성을 갖는 전자소자 개발로 초고성능 차세대 양자 컴퓨터 개발이  앞당겨질 전망이다.

경북대 전자공학부 김대현<사진> 교수팀이 저전력·저잡음, 주파수 특성이 있는 인듐갈륨비소 물질 기반의 고전자 이동도 트랜지스터(High-Electron-Mobility Transistors, HEMTs) 반도체 전자소자를 개발했다.

연구 결과는 20일(미국 현지시간) 미국 하와이주 호놀룰루에서 열린 ‘VLSI 심포지엄(SYMPOSIUM ON VLSI TECHNOLOGY & CIRCUITS)’에 공개됐다. 이번 연구는 김 교수와 유지훈 박사과정생이 국내 중견기업인 큐에스아이와 공동 연구를 통해 개발했다.

이 전자소자는 극저온 환경인 4K온도에서 동작 속도를 결정하는 차단 주파수(fT)가 662GHz, 동작 주파수 대역을 결정하는 최대 공진 주파수(fmax)가 653GHz로 나타났다. 이는 기존 발표된 차단 주파수(fT) 601GHz와 최대 공진 주파수(fmax)가 593GHz을 뛰어넘는 성과로 현재까지 발표된 극저온 반도체 소자 중에서 가장 높은 주파수의 특성을 가지고 있다.

특히 이번에 개발한 전자소자는 우수한 저전력·저잡음 특성이 있으며, 동시에 반도체 소자에서 전류를 발생시키기 위한 게이트 전압인 문턱전압(Threshold Voltage)이 양의 값을 갖추고 있어 양자 컴퓨팅(Quantum Computing) 시스템에서 핵심 반도체 소자 부품으로 활용될 것으로 기대한다.

김대현 교수는 “양자 컴퓨팅 시스템이 고도화됨에 따라 극저온 환경을 유지하기 위한 개별 극저온 저잡음 증폭기의 전력 소모량이 중요해 질 것으로 전망한다”고 말했다.

/심상선기자

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