예루살렘, 13 October, 2026 (TPS-IL) — 히브리 대학교 예루살렘의 과학자들이 물리 법칙에 의해 설정된 근본적인 한계에 가까운 에너지 소산을 달성하는 실험적인 컴퓨터 메모리 접근 방식을 시연했으며, 이는 극저온에서 작동하는 시스템에서 보다 에너지 효율적인 컴퓨팅을 위한 길을 열 수 있습니다.
이 접근 방식은 특정 물질을 극저온으로 냉각했을 때 형성되는 미세한 자기 구조인 초전도 와류를 사용합니다. 연구원들은 와류를 두 개의 안정적인 위치 중 하나에 가둠으로써 디지털 컴퓨팅의 기본 단위인 0 또는 1로 정보를 인코딩했습니다.
이러한 연구 결과는 궁극적으로 양자 컴퓨터 및 극저온에서 작동하는 기타 시스템의 개별 메모리 작업에 필요한 에너지를 줄이는 데 도움이 될 수 있습니다. 그러나 이 접근 방식이 확장 가능하고 실질적인 에너지 절감을 제공할 수 있는지 여부를 결정하기 위해서는 추가 연구가 필요합니다.
동료 검토 저널인 Nature Communications에 발표된 이 연구는 단일 초전도 와류가 이동할 때 얼마나 많은 에너지가 소산되는지를 조사했습니다. 한 실험 구성에서 사이클당 필요한 작업량은 정보 1비트를 지우는 데 관련된 이론적 최소 에너지인 란다우어 한계의 4배에 불과했습니다.
연구원들은 또한 수치 시뮬레이션을 사용하여 정보 조작에 필요한 에너지가 이 근본적인 한계에 어떻게 접근할 수 있는지 평가했습니다. 그러나 실험 방법은 정보를 지우는 이상적인 과정을 수행하는 대신, 지속적으로 진동하는 힘으로 와류를 이동시키는 것을 포함했습니다. 따라서 측정값은 란다우어 한계의 4배에서 정보 지우기의 직접적인 시연을 구성하지 않습니다.
이 연구를 주도한 히브리 대학교의 요나탄 아나리 박사는 “우리의 연구는 초전도 와류 기반 메모리 비트를 작동하는 데 필요한 에너지를 측정합니다. 우리는 이것이 란다우어 한계의 약 5배로 작동할 수 있다는 것을 발견했으며, 이는 물리학이 허용하는 최소치에 놀랍도록 가깝습니다.”라고 말했습니다.
한계 테스트
에너지 관련 측정은 주요 실험 과제였습니다. 와류 이동 시 방출되는 미량의 열을 감지하려고 시도하는 대신, 팀은 SQUID-on-tip 현미경이라는 초고감도 장비를 사용하여 자기 응답을 추적했습니다.
프리드먼은 “와류는 매우 작고 섬세한 물체이므로 움직임으로 인한 에너지 소산을 측정하는 것은 주요 실험 과제입니다. 자기 응답을 추적함으로써 정보 처리의 근본적인 한계와 비교하여 에너지 비용을 비교할 수 있었습니다.”라고 말했습니다.
연구원들은 이 연구가 개별 초전도 와류의 에너지 소산에 대한 정량적 측정을 제공하며, 이러한 구조를 메모리 요소로 사용하는 에너지 비용을 평가하는 방법을 제공한다고 밝혔습니다.
실험 설정은 약 4.2 켈빈, 즉 섭씨 영하 269도에서 작동했기 때문에 일반 컴퓨터에는 적합하지 않습니다. 잠재적 응용 분야는 비슷한 저온에서 작동하는 양자 컴퓨팅 시스템을 포함한 극저온 컴퓨팅에 있을 가능성이 높습니다.
이러한 결과는 이러한 시스템에서 정보를 저장하는 동시에 개별 메모리 작업에 필요한 에너지를 줄일 수 있는 가능한 방법을 제시합니다. 그러나 이 연구는 실용적인 메모리 칩을 시연하거나 전체 컴퓨터가 전력 소비를 줄일 것이라고 확립하지는 않습니다. 이 접근 방식이 컴퓨팅 시스템에 대규모로 통합될 수 있는지, 그리고 에너지 절감이 냉각 및 시스템 운영 비용을 상쇄할 수 있는지 여부를 결정하기 위해서는 추가 연구가 필요할 것입니다.