삼진법 솔리톤과 개별 솔리톤의 생성(IBS 제공)© 뉴스1

국내 연구진이 삼진법 정보(0,1, 2)를 가지고 이동하는 새로운 솔리톤 입자를 세계 최초로 발견했다.기존 대비 월등히 많은 정보를 에너지 손실 없이 처리할 수 있어 인공지능 컴퓨터 구현에 유용하게 사용될 전망이다.

23일 기초과학연구원(IBS)에 따르면 원자제어 저차원 전자계 연구단 염한웅 단장 연구팀이 실리콘 기판에 형성시킨 단원자폭의 실리콘 원자도선에서 삼진법 정보(0, 1, 2)를 가지고 이동하는 새로운 솔리톤 입자를 세계 최초로 발견했다.

솔리톤 입자는 저항 없이 정보를 잃어버리지 않고 안전하게 전달할 수 있는 입자로 대형 지진으로 수천㎞를 이동하는 쓰나미도 물리적으로는 솔리톤 현상으로 이해된다.

현재 모든 컴퓨터와 정보처리에 사용되는 이진법(0,1)은 인공지능 구현에 효율이 떨어져 다진법에 기초한 소자 연구가 활발하다.

특히, 가장 단순하고 개념이 잘 정립된 삼진법 소자 위주로 많은 연구가 진행되고 있다.

염한웅 연구단장은 이전 연구에서 △전하를 가지고 이동하는 단일 솔리톤입자를 세계 최초로 관측 △솔리토닉스라는 새로운 다진법 정보처리 패러다임 제시 등의 성과를 이뤘다.이번 연구에서는 이전에 발견된 솔리톤과는 달리 2/3과 4/3 분수값 전하를 가지는 새로운 솔리톤입자를 발견했다.

연구진은 반도체소자에 가장 광범위하게 쓰이는 실리콘 기판에 금원자를 증착해 원자 한 개 폭인 실리콘 원자선 배열을 만들었다.

영하 100도 이하에서 실리콘 원자선이 찌그러지며 나타나는 특이한 구조가 솔리톤 입자 생성조건에 적합하다고 판단하고 실험을 수차례 반복해 새로운 솔리톤 입자를 발견했다.

이번에 발견한 솔리톤입자는 약 영하 170도의 저온에서부터 자유롭게 빠른 속도로 움직여 삼진법 정보로 빠르게 전달할 수 있다.

또, 솔리톤입자 고유의 특성상 주변의 전자들이나 다른 솔리톤입자와의 충돌로 정보가 소멸되지 않아 전기적 저항이 없는 정보 전달체가 될 수 있다.

이러한 성질을 활용하면 실리콘 기판을 사용한 솔리톤 입자에 삼진법 정보를 저장하고 저항이나 발열로 소모되는 에너지 없이 전달하는 꿈의 소자와 컴퓨터를 구현이 가능하다.

특히, 이미 오래전부터 삼진법에 기반한 컴퓨터의 기본 원리가 확립돼 있어 실제 전자소자 개발에 응용될 수 있다.

염한웅 단장은“물리학계에서 보기 드물게 세계적으로 주목받는 새로운 소자의 발견과 실용화의 방향성을 동시에 제시한 성과”라고 밝혔다.

한편, 이번 연구성과는 세계적인 학술지인 ‘네이처 나노테크놀로지’에 이날 게재됐다.


km5030@news1.kr