김윤호(물리) 교수ㆍ이종찬(물리 통합과정) 씨 연구팀이 마르코프 과정을 억제할 수 있는 방법을 발표했다. 마르코프 과정에 의한 결어긋남 현상을 효과적으로 억제하기 위해서는 결어긋남이 일어나기 이전에 억제해야 한다는 기존 성과에서 한 단계 더 나아간 것이다.
연구팀은 양자측정을 결어긋남 현상이 일어난 이후로 지연시켜 양자얽힘을 효과적으로 보호하는 방법을 밝혀냈다. 양자정보기술 구현의 핵심 요소인 양자얽힘을 잃지 않고자 하는 것이었는데, 이번 연구는 마르코프 과정의 특성을 사후에 억제할 수 있는 방법이어서 더욱 눈길을 모은다.
김윤호 교수는 “양자통신 및 양자컴퓨터와 같은 양자정보기술은 아직 초기단계에 불과하지만 현대 정보사회의 패러다임을 바꿀 수 있는 가능성을 가지고 있다”라며, “이번 연구를 통해 결어긋남 현상을 보다 효과적으로 억제할 수 있을 것으로 기대한다”라고 의의를 밝혔다. 연구 결과는 <네이처 커뮤니케이션>에 공개됐다.
한편, 김윤호(물리) 교수ㆍ임향택(물리 통합과정) 씨 연구팀은 양자교란과 측정되돌림성 사이에 상호교환 관계가 있다는 사실을 증명했다. 또한 이 관계가 갖는 한계를 정량적으로 입증해 가장 많은 정보를 얻을 수 있는 ‘최적의 양자측정’을 구현하는 데 성공했다.
양자측정을 통해 얻은 정보의 양이 많을수록 양자 상태가 크게 변하며 측정되돌림성 역시 감소하는 것이 알려져 있었다. 지금까지는 이 관계들을 별개의 것으로 간주해 독립적으로 연구해왔으나, 연구팀은 이 개념들이 서로 밀접하게 연관돼 있다는 것을 증명했다.
이번 연구는 양자정보과학에서 양자상태의 복제 불가원리를 이용하는 ‘양자암호’에 활용할 수 있을 것으로 기대된다. 양자컴퓨터와 양자통신과 같은 양자 정보기술 구현을 위한 실용적인 기준을 마련하는 데도 크게 기여했다. 연구팀은 이번 연구가 최근 양자정보통신분야 발전의 걸림돌인 ‘결어긋남현상’을 방지하기 위한 연구에도 도움이 될 것이라고 덧붙였다. 연구 결과는 <Physical Review Letters>에 게재됐다.