기초과학연구원(IBS)이 트랩이온 양자과학 연구단을 출범하고 김기환 중국 칭화대학교 물리학과 교수를 연구단장으로 선임했다고 29일 밝혔다.
김 단장은 포획된 이온의 내부 에너지 상태를 레이저로 측정하고 제어하는 '이온트랩 방식'으로, 양자 시스템의 한계에 대한 이해를 넓힌 인물이다. 김 단장은 이 과정에서 '큐비트'(Qubit, 0과 1로 표현되는 일반 비트와 달리 0과 1의 중첩 상태로 존재할 수 있는 양자정보의 기본 단위)를 활용했다.
김 단장의 전문 분야인 이온 트랩 시스템은 가장 긴 큐비트 결맞음 시간을 유지해 정밀도와 정확도가 뛰어난 양자 연산을 제공하는 대표 기술이다. 결맞음 시간은 큐비트가 외부 교란 없이 본래의 양자 상태를 유지하는 시간으로, 양자컴퓨터의 성능과 연산 정확도를 좌우하는 핵심 지표다.
연구단은 트랩 이온 기술을 바탕으로 초기화·조작·측정을 정밀하게 수행할 수 있는 대규모 양자 시스템을 구축하는 것이 목표다. 개별 이온을 초정밀하게 제어하는 작은 양자장치에서 출발해 점차 규모를 키워나가며 양자 시스템의 규모와 연산 능력 확장을 연구할 계획이다.
김 신임 단장은 칭화대 정교수직을 사임, 칭화대 방문 교수로서 연구 협력을 이어갈 예정이다. 김 단장은 서울대 물리학 박사 학위를 취득하고 서울대학교와 오스트리아 인스부르크 대학, 미국 메릴랜드 대학에서 박사후연구원으로 재직했다. 2011년부터는 칭화대학교 물리학과 교수로 재임하며 활발한 연구 활동을 이어왔다.
김 단장은 "IBS는 장기적인 관점에서 근본적인 질문에 집중할 수 있는 연구 환경을 갖춘 기관"이라며 "양자정보과학의 기초를 더욱 깊이 탐구하는 동시에 젊은 연구자들이 국제무대에서 성장할 수 있는 기반을 마련하겠다"고 말했다.
한편 IBS는 이번 연구단 출범과 함께 본원에 '양자정보과학 클러스터'를 구축해 관련 연구단을 추가로 확충해 나갈 계획이다. 트랩이온 양자과학 연구단은 연구클러스터의 방향성을 제시하고 향후 연구단 간 협력을 이끄는 중심 역할을 수행하게 된다.
김영덕 IBS 원장 직무대행은 "김 단장이 국내 연구계에 복귀한 일은 신진 연구자들의 성장 기반을 다질 수 있다는 점에서도 의미가 크다"고 밝혔다.