중국 과학자들이 양자 컴퓨팅을 비롯한 첨단 기술에 필수적인 규소-28(Si-28) 동위원소의 고순도 양산에 성공했다. 중국중앙TV(CCTV)가 16일 보도한 바에 따르면, 국유기업 중국핵공업집단(CNNC) 연구진은 안정 동위원소 농축 분야에서 존재비 99.99%를 초과하는 Si-28 동위원소 대량 생산에 처음으로 성공했으며, 제품의 핵심 지표가 국제 선진 수준에 도달했다고 밝혔다.
자연에 존재하는 규소는 Si-28, Si-29, Si-30 등 세 가지 동위원소로 구성되어 있으며, 각각 92.2%, 4.7%, 3.1%의 비중을 차지한다. 이 중 Si-28은 양자 컴퓨터 작동 시 발생하는 환경 노이즈 간섭을 현저히 줄일 수 있어 「세계에서 가장 순수한 실리콘」으로 불린다. 반면 Si-29는 오히려 간섭을 유발하기 때문에, 양자 컴퓨팅의 정확성을 높이려면 Si-28의 함량을 99.99% 이상으로 높여야 한다.
CNNC 핵공업이화공학연구원의 장훙민 원장은 이 과정을 「콩을 체로 거르듯이 동위원소들을 분리하는 방식」이라고 설명했다. Si-28을 한쪽으로 몰고 나머지 동위원소들을 다른 쪽으로 분리하는 원리로, 물질의 총량은 변하지 않지만 각 성분의 함량이 달라지는 결과를 낳는다.
고순도 Si-28은 양자 컴퓨팅 외에도 첨단 공정 반도체, 고성능 항법 시스템, 측정 표준 등 다양한 첨단 분야에서의 응용 가능성을 가지고 있다. CNNC 연구팀은 이번 성과 이전에도 몰리브덴, 텔루륨, 니켈 등 12종의 원소와 26종의 안정 동위원소 생산에 성공하며 안정 동위원소 분리 기술의 산업화를 주도해왔다.