| 중국과기대, 차가운 원자 기반 다중 노드 양자 스토리지 네트워크 발견 | ||
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 최근, 중국과기대 판젠웨이(潘建偉), 바오샤오후이(包小輝) 등은 다중 광자 간섭을 이용하여 분리된 3개 차가운 원자 양자 메모리 얽힘을 구현함으로써 다중 노드, 원거리 양자 네트워크 구축에 기반을 마련하였다. 해당 연구성과는 "Nature Photonics"에 온라인으로 게재되었다. 양자 네트워크란 원거리 양자 프로세서 사이의 상호 연결 및 교환을 의미하며 전통적인 네트워크와 상응한다. 양자 네트워크의 발전 수준에 근거하여 양자 네트워크를 양자 암호키 네트워크, 양자 스토리지 네트워크, 양자 컴퓨팅 네트워크 등 3개 단계로 분류할 수 있다. 양자 스토리지 네트워크는 양자 암호키 네트워크의 다음 단계이다. 각 노드에서 양자 상태는 양자 메모리에 저장되어 있기에 요구에 따라 적시에 판독할 수 있다. 그러므로 양자 스토리지 네트워크 기반을 갖추면 더욱 고급적인 양자 상태 텔레포테이션, 분포식 양자 컴퓨팅 등 양자정보 임무를 수행할 수 있다. 과학기술은 한 나라가 세계 강국에 진입하는 주요한 요인이다. 군사 장비 또는 인간 생활에서 과학기술 수준은 한 나라의 국제적 지위를 직접 결정하며 양자기술 분야는 결정적 역할을 일으키는 핵심 기술이다. 현재 양자 패권은 이미 입증되었으며 또한 양자 얽힘 상태 기반 통신 보안 기술도 한층 더 발전하였다. 양자 네트워크는 아주 중요한 응용 가치를 보유하고 있다. 양자 암호키 네트워크 기술은 비교적 성숙되어 규모화 응용에 들어가고 있으며 또한 중국에서 구축한 양자 암호키 통신 베이징-상하이 간선 등에 이용되고 있다. 양자 저장 네트워크 발전 방향에서 현재 주요 목표는 노드수를 확장시키고 노드 사이의 거리를 증가시키는 것이다. 예를 들면 네덜란드 델프트공과대학(Delft University of Technology)은 델프트, 암스테르담 등 도시를 연결하는 4개 노드 양자 네트워크 구축을 준비하고 있으며 미국의 아르곤국립연구소(Argonne National Laboratory, ANL), 페르미국립가속기연구소(Fermi National Accelerator Laboratory, Fermi lab)는 시카고대학(The University of Chicago, UChicago)과 공동으로 양자 네트워크와 유사한 네트워크를 구축할 계획이다. 양자 저장 네트워크 구축의 기본 자원은 광(Light)과 원자 사이의 양자 얽힘이다. 해당 양자 얽힘의 광도(Luminous intensity)와 품질은 양자 네트워크의 척도 및 규모를 직접 결정한다, 양자 얽힘 광도를 향상시키기 위해 연구팀은 환상형 캐비티 증강 기술을 이용하여 단일 광자와 원자 앙상블 사이의 결합을 증강시켰으며 더 나아가 양자 얽힘 제작 효율을 대폭 향상시켰다. 또한 양자 얽힘 품질을 변화시키지 않는 상황에서 양자 얽힘원 광도를 기존의 이중 노드 실험에 비하여 약 10배 이상 향상시켰다. 연구팀은 또한 고광도 광과 원자 사이의 양자 얽힘을 기반으로 많은 쌍의 양자 얽힘을 제작하였을 뿐만 아니라 3개 광자 간섭을 통하여 3개 원자 앙상블 양자 메모리 얽힘을 성공적으로 구현하였다. 실험에서 3개 양자 메모리를 2개 독립된 실험실에 설치하였고 두 실험실을 18m 단일 모드 광섬유로 연결시켰다. 향후 연구팀은 이미 구현한 관련 저장 및 양자 얽힘 기술을 결합하여 노드수를 한층 더 확장할 예정이며 또한 양자 주파수 전환 기술을 이용하여 원자 파장을 통신 웨이브 밴드(Wave band)에 전환하여 노드 사이의 거리를 대폭 확장할 예정이다. 중국은 가장 먼저 양자 분야의 연구를 수행한 나라가 아니지만 양자 기술 분야에서 주목할 만한 성과를 거두었다. 많은 미국인들은 "중국의 양자기술은 이미 초월하기 힘든 수준에 도달하였다."고 평가하고 있다. 현재 중국은 양자패권, 양자통신 보안기술 등 분야를 주요 연구방향으로 하고 있으며 또한 많은 성과를 거두었다. 러시아 군사전문가는 2018년에 중국은 양자기술 분야 연구에서 선두자리를 지키고 있다고 평가했다. 2018년 중국은 양자 통신 분야에서 수중 양자 통신을 포함한 많은 성과를 거두었다. 흥미로운 것은 미국이 이 같은 성과와 관련하여 기술을 공유하자고 제안한 점이다. "해당 기술은 전인류에 속하는 기술이다. 중국은 마땅히 대국으로서의 책임을 담당해야 한다. 미국의 GPS의 공유와 마찬가지로 중국도 해당기술을 공유해야 한다."고 미국인이 주장했었는데 이는 중국이 거둔 성과를 간접적으로 입증한다. 정보출처 : https://wenhui.whb.cn/third/baidu/201901/27/238579.html |
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