정연욱 교수와 김영두·고영우·박종원 연구원이 참여한 연구팀은 작년 12월 첫 워킹다이(WD) 웨이퍼를 얻은 이후 현재 엔지니어 샘플(ES)을 국내외 연구자들에게 배포하고 성능을 검증하며 기술개발을 마무리하고 있다. 이번 TWPA 개발은 칩 설계부터 제작·패키징, 극저온 평가분석까지 전 과정을 성균관대에서 자체 기술로 진행했다.

양자컴퓨터 기술은 최근 매우 빠른 속도로 발전하면서 산업화가 가속화되고 있으며 초전도 기술은 글로벌 대기업이 주로 채택하는 대표적 양자컴퓨터 방식이다.양자컴퓨터의 기본은 0과 1을 중첩해서 데이터를 읽고 쓸 수 있는 큐비트이다. 양자 신호는 매우 작기 때문에 이를 잘 읽어내기 위해서 잡음이 없는 초정밀 신호증폭기가 필요하다. TWPA는 양자컴퓨터를 작동하기 위해서 반드시 필요한 핵심 부품이며 양자역학의 원리가 허용하는 한도에서 잡음이 거의 없는 신호증폭기다. 기술의 난도가 매우 높아 극히 일부의 선도국가에서만 제작기술을 보유한 양자기술의 핵심 부품이다.

이번에 개발을 완료한 TWPA는 2980개의 조셉슨 접합으로 구성된 초전도칩이다. 양자컴퓨터 시스템에서 양자프로세서(QPU)와 함께 극저온에서 작동하는 대표적 핵심부품이다. 성균관대의 TWPA는 증폭률 20dB이상, 주파수 대역폭 1GHz 이상, 삽입손실 1dB 이하 등 세계 최고 수준의 성능을 보유했다. 또 상용화를 위한 높은 수율과 양산성도 확보했다.

정연욱 교수는 “우리 대학은 글로벌 양자기술 협력 생태계의 일원으로서 양자기술의 실용화를 이끌 수 있는 인재를 양성하고 국내외 양자기술을 선도하는 연구·교육 허브 역할을 지속할 것”이라고 말했다.