스핀 큐비트(Spin Qubit)란?

정답: C. 큐비트가 수십~백 nm 정도로 작아, CMOS 제조 기술이나 300 mm 웨이퍼 설비를 활용하여 많이 집적할 수 있을 가능성이 있기 때문

실리콘 스핀 큐비트는 게이트 전극의 전압으로 실리콘 안에 만든 양자점에 전자를 한 개씩 가두고, 그 전자의 스핀 방향을 큐비트로 합니다. 큐비트 하나의 크기는 수십~백 nm 정도로, 수백 µm 정도인 초전도 큐비트보다 훨씬 작으며, 반도체 공장의 미세 가공이나 300 mm 웨이퍼에서의 제조, 웨이퍼 단위의 특성 평가를 응용할 수 있을 것으로 기대됩니다. 또한 1 K 안팎의 비교적 높은 온도에서의 동작도 보고되어 있어, 제어 회로를 가까이 두기 쉬울 가능성이 있습니다. 한편 양자점마다의 편차나, 촘촘히 늘어선 많은 큐비트에 대한 배선이 과제입니다.

정답: B. 천연 실리콘에 약 4.7% 포함된 ²⁹Si는 핵스핀을 가지며, 그 자기장의 요동이 전자 스핀의 위상을 흐트러뜨리기 때문

천연 실리콘은 ²⁸Si가 약 92%, ²⁹Si가 약 4.7%, ³⁰Si가 약 3.1%이며, 이 중 ²⁹Si만이 핵스핀을 가지고 있습니다. 핵스핀은 작은 자석처럼 작용하며, 그 방향이 무작위로 바뀌면 전자 스핀이 느끼는 자기장이 요동하여 위상이 흐트러지고 T2가 짧아집니다. ²⁹Si를 0.1% 정도 이하까지 줄인 동위 원소 농축 실리콘을 사용하면 결맞음 시간이 크게 늘어납니다.