양자 정보사회를 위한 기술 개발
양자 정보사회를 위한 기술 개발
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  • 승인 2015.11.04 21:52
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양자기술 난제 결어긋남 극복할 우회 방법 찾았다
김윤호(물리) 교수, 홍강희(물리, 통합과정) 씨, 스위스 취리히 공대 임향택 박사 연구팀이 큐비트 변환을 이용하여 결어긋남 현상으로부터 양자얽힘을 손실 없이 분배하는 방법을 실험을 통해 구현하고, 관련 연구 성과를 네이처 자매지인 사이언티픽 리포트(Scientific Reports)를 통해 발표했다.
양자통신, 양자컴퓨터와 같은 양자정보기술이 다양한 영역에서 응용되기 위해서는 양자얽힘 현상 유지가 중요하다. 하지만 양자얽힘을 ‘결어긋남’ 현상으로부터 보호하는 것은 양자 기술을 구현함에서 관련 학계의 오랜 난제로 남아 있었다. 이번 기술은 양자얽힘 감소 및 사라짐을 막을 뿐만 아니라 효율적으로 분배하는것까지 가능한 방법을 찾아낸 것으로, 기존 양자얽힘 보호방법의 한계를 뛰어넘은 기술로 평가된다.
양자얽힘을 보호하는 기존 방법들은 양자 상태에 대한 초기 정보를 알고 있어야 하거나 결어긋남 현상이 특정한 대칭성을 가져야 하고, 때로는 보조 큐비트를 요구하는 등 조건이 까다롭다. 그러나 연구팀이 제안한 방법은 초기 상태와 무관하게 적용 가능하며, 추가 큐비트나 양자 상태에 대한 대칭성도 필요 없을 뿐만 아니라, 거의 완벽에 가까운 성공 확률을 나타냈다.
연구팀은 초기 큐비트 상태를 결어긋남 현상을 겪지 않는 다른 큐비트 상태로 변환하면 결어긋남 현상을 효과적으로 우회할 수 있다는 사실에 주목했다. 특히, 연구팀은 결어긋남 현상에 직접 대항하지 않고, 결어긋남 현상이 특정한 큐비트에만 작용한다는 점을 이용했다. 큐비트의 정보를 결어긋남을 겪지 않는 다른 큐비트에 인코딩했다가, 결어긋남을 피한 후에 다시 원래의 큐비트로 인코딩을 변환함으로써 손실 없이 양자얽힘을 분배할 수 있음을 실험을 통해 입증했다.
연구를 주도한 김윤호 교수는 “이 기술을 이용하면 원거리 양자 통신을 실제 구현할 때 양자얽힘을 분배하는 방안으로 사용될 수 있을 것”이라며 “양자정보기술 개발의 걸림돌로 알려진 결어긋남 현상으로부터 양자얽힘을 보호하고, 손실 없이 효과적으로 분배하는 새로운 방법을 발견하여, 양자정보기술 발전에 새로운 기반을 마련했다”고 말했다.

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