| 최초로 1,250쌍 원자의 고충실도 얽힘상태 동시 제조 | ||
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  중국과학기술대학교 판젠웨이(潘建偉)/위안전성(苑震生) 연구팀은 이론적으로 원자 심층 냉각 새 메커니즘을 제안하고 실험적으로 구현한 토대 위에 광격자에서 1,250쌍 원자의 고충실도 얽힘상태 동시 제조를 최초로 달성함으로써 초저온 원자 광격자 기반 규모화 양자컴퓨팅 및 시뮬레이션을 위해 기반을 마련하였다. 양자얽힘은 양자컴퓨팅의 핵심 자원이다. 양자컴퓨팅의 능력은 얽힘 비트(bit) 수효가 증가함에 따라 지수적으로 증가한다. 따라서 고품질 얽힘 입자 쌍(pair) 동시 제조는 대규모 얽힘상태 구현에 있어 가장 중요한 조건이다. 하지만 얽힘 쌍의 품질 및 양자 논리 게이트 조종 정밀도의 제한으로 기존의 제조 가능한 최대 얽힘상태 거리 실용화 양자컴퓨팅, 시뮬레이션에 필요한 얽힘 비트수, 충실도 등은 아직까지도 많이 부족하다. 양호한 확장 가능성 및 고정밀도 양자 조종성을 보유한 광격자 초저온 원자 비트 및 초전도 비트는 규모화 양자얽힘을 최초로 달성할 가능성이 가장 높은 시스템이다. 연구팀은 교차식 격자구조를 이용해 절연상태 저온 원자를 초유동상태에 침지시키는 새 냉각메커니즘을 최초로 제안하였다. 구체적으로 절연상태와 초유동상태 간 고효율적 원자/엔트로피 교환을 통해 시스템의 열량을 주로 초유동상태 저에너지 여기 형식으로 저장한 후 정밀 조종수단을 이용해 초유동상태를 제거함으로써 낮은 엔트로피의 완벽하게 채워진 격자를 획득한다. 연구팀은 실험을 통해 상기 냉각 과정을 구현하였다. 냉각 후 시스템의 엔트로피는 65배 감소되는 등 기록적인 저엔트로피를 달성함으로써 격자 중 원자 충전율(filling ratio)을 99.9% 이상으로 끌어올렸다. 이를 기반으로 연구팀은 2원자 비트 고속 얽힘 게이트를 개발해 99.3% 얽힘 충실도의 1,250쌍 얽힘 원자를 획득하였다. 나아가 연구팀은 여러 쌍 얽힘 원자 연결 방법을 통해 수십 개에서 수백 개에 이르는 원자 비트 얽힘상태를 제조해 단일 방향 양자컴퓨팅 및 복잡계 강상관 다체 시스템 양자시뮬레이션 연구에 이용하였다. 연구팀이 제안한 상기 새 냉각기술은 초저온 페르미온 시스템 심층 냉각에 이용돼 고온 초전도 물리메커니즘 시뮬레이션에 필요한 온도 구간에 도달시킬 전망이다. 해당 성과는 양자컴퓨팅 및 시뮬레이션 분야의 발전을 크게 촉진할 예정이다. 정보출처 : http://digitalpaper.stdaily.com/http_www.kjrb.com/kjrb/html/2020-06/22/content_447419.htm?div=-1 |
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