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[IT뉴스]상온 양자컴 가능할까…질량 '무한대' 전자 품은 '카고민' 첫 구현

온카뱅크관리자

2026-10-21 13:47:24

<div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> 서울대 
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 서울대 연구팀이 구현한 2차원 신물질 '카고민'의 모식도. 서울대 제공
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 국내 연구팀이 유효질량이 무한대인 전자가 포함된 2차원 신물질 '카고민'을 세계 최초로 구현했다. 카고민은 영상의 온도에서도 특수한 양자 현상이 나타날 가능성이 있는 물질로 향후 상온 양자컴퓨터 개발에 활용될 것으로 기대된다. 
 서울대는 강민구 물리천문학부 교수팀이 질량이 무한대인 전자의 특성을 가진 새로운 2차원 물질 카고민을 세계 최초로 구현하는 데 성공했다고 21일 밝혔다. 연구결과는 15일 국제학술지 '네이처 피직스'에 게재됐다.
 카고민은 원자가 '카고메'라는 격자 패턴으로 연결된 2차원 물질이다. 카고메 패턴은 정삼각형과 정육각형이 서로 맞물려 반복되는 구조다. 유사한 물질로는 탄소가 육각형의 벌집 모양으로 연결돼 평면을 이루는 '그래핀'이 있다. 
 1980년부터 카고민에 유효질량이 무한대인 전자가 있을 것이란 예측이 나왔지만 카고민을 실험적으로 구현한 적은 없었다. 
 유효질량이란 전자가 결정 속에서 얼마나 자유롭게 움직이는지를 나타내는 겉보기 질량이다. 유효질량이 무한대에 가까운 전자는 결정 속에서 거의 움직이지 않고 가만히 있는다. 
 유효질량이 무한대인 전자는 주변 온도가 높아져도 안정적인 상태를 유지해 기존보다 높은 온도에서도 특수한 양자현상을 구현할 수 있을 것으로 예측됐다. 
 연구팀은 알칼리 금속과 전이금속, 칼코겐 원소로 카고민을 구현했다. 미국과 영국의 방사광 가속기 시설에서 카고민 속 전자 구조를 분석한 결과 유효질량이 무한대인 전자를 직접적으로 관찰할 수 있었다.
 카고민과 같은 2차원 물질에서는 '애니온'이라는 특수한 준입자가 나타날 수 있다. 애니온은 양자컴퓨터의 한 유형인 '위상 양자컴퓨터'를 구현할 유망 후보로 꼽힌다. 
 애니온은 유효질량이 무한대인 전자의 밀도가 높을수록 높은 온도에서도 양자 상태를 안정적으로 유지한다. 
 카고민은 2차원 물질을 비틀어 겹쳐 유효질량이 무한대인 전자를 만들었던 기존 물질보다 전자 밀도가 220배 이상 높았다.
 연구팀은 카고민을 이용하면 그간 2.5캘빈(−270.65℃)이하의 극저온에서만 구현됐던 애니온을 280캘빈(6.85℃)에서도 구현할 수 있을 것이라고 전망했다. 
 강 교수는 “카고민이 가진 가능성은 무궁무진하다”며 “향후 카고민을 기반으로 차세대 양자소자를 제작하고 핵심 양자현상과 양자기술을 상온에서 구현하는 연구를 개척할 계획”이라고 밝혔다. 
 &lt;참고자료&gt; doi: 10.1038/s41567-026-03492-0  
 [김소연 기자 lecia@donga.com]
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