원자단위로 정보 저장…10만 배 좋은 메모리 원천기술 개발

각각의 원자에 정보를 저장할 수 있는 새로운 원천 기술이 개발됐습니다.

안드레아스 하인리히 IBS 양자나노과학연구단장 연구팀은 희토류인 '홀뮴'(Ho·원자번호 67번) 원자 하나하나에 1비트의 정보를 안정적으로 기록하고, 읽어내는 데 성공했다고 발표했습니다.

현재 상용화된 메모리는 디지털 신호의 최소 단위인 1비트(bit)를 저장하는 데 약 10만 개의 원자를 필요로 합니다.

만일 원자 하나에 1비트를 저장할 수 있다면, 지금 저장기술의 저장능력이 10만 배나 좋아 지는 겁니다.

USB(이동식 저장장치) 1개에 영화 50만 편을 담을 수 있게 됩니다.

연구진은 산화마그네슘(MgO) 기판 위에 홀뮴 원자를 두고 영하 270℃ 이하에서 주사터널링현미경(STM)으로 관찰한 결과, 각 원자 속의 전자가 위(up)나 아래(down) 방향 중 한 종류의 스핀을 가짐을 발견했습니다.

스핀은 원자의 양자역학적 상태를 말합니다.

스핀의 종류별로 발생하는 전류의 세기가 다르므로 전류를 측정하면 원자의 스핀 정보를 읽어낼 수도 있습니다.

게다가 홀뮴 원자에 전압을 가하면 스핀 방향을 바꾸는 것이 가능합니다.

각 스핀을 디지털 신호 '0'과 '1'로 대체하면, 1비트의 정보 단위를 표현할 수 있습니다.

또 연구팀은 "두 가지 스핀 상태가 공존하도록 제어할 수 있다면, 먼 훗날 양자컴퓨팅을 위한 큐비트(qubit·양자컴퓨터의 정보처리 단위)를 만들 수도 있을 것"이라고 밝혔습니다.

이번 연구에 공저자로 참여한 최태영 IBS 연구위원은 "다만 이런 메모리가 상용화되려면 작동 온도를 높일 필요가 있고, 정보를 기록하고 읽어내는 속도를 높여야 한다"고 설명했습니다.

연구 결과는 국제학술지 네이처(Nature)와 네이처 나노테크놀로지(Nature Nanotechnology) 최근호에 실렸습니다.

(사진=연합뉴스/IBS 제공)