| 다자유도 병렬 멀티플렉싱 기반 고체 양자메모리 개발 | ||
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 최근, 중국과기대 원사 궈광찬(郭光燦) 연구팀의 리촨펑(李傳鋒), 저우쭝취안(周宗權) 등은 다자유도 병렬 멀티플렉싱 기반 고체 양자메모리를 개발하여 세계 첫 3자유도 멀티플렉싱 양자 메모리를 구현함과 아울러 시간 및 주파수 자유도 기반 임의적 광자 펄스 조작 기능을 전시하였다. 해당 연구성과는 "Nature Communications"에 게재되었다. 현재 극복할 수 없는 광섬유 채널 손실로 인해 지상 안전 양자통신 거리는 100Km급 밖에 도달하지 못한다. 양자메모리 기반 양자 리피터 방안은 채널 손실을 효과적으로 감소시킬 수 있기에 양자통신 거리를 확장시킬 수 있다. 그러므로 양자메모리는 미래 장거리 양자통신 및 양자 네트워크의 핵심 소자이다. 양자 메모리는 양자 결맞음을 보유하고 있기에 그중 1개 메모리 유닛을 이용하여 1차적으로 대량의 큐비트(Qubit)를 저장할 수 있는데 이것이 바로 멀티플렉싱 개념이다. 이론적으로 양자메모리의 각종 자유도에 대하여 모두 멀티플렉싱을 수행할 수 있다. 양자 메모리의 멀티플렉싱 능력을 한층 더 향상시키기 위해 연구팀은 다자유도 병렬 멀티플렉싱 기반 저장 방안을 이용하였다. 예를 들어 첫 번째 자유도에 M개 저장 모드, 두 번째 자유도에 N개 저장 모드, 세 번째 자유도에 P개 저장 모드가 있다면 양자 메모리의 총 멀티플렉싱 모드수는 각종 자유도 모드수의 곱셈 즉 M×N×P이다. 연구팀은 광자의 시간, 공간 및 주파수 자유도를 선택하여 병렬 멀티플렉싱하였는데 이는 세계 첫 3자유도 기반 멀티플렉싱 양자 메모리이다. 실험 과정에서 2개 시간 모드, 2개 주파수 모드, 3개 공간 모드를 이용하여 총 모드수를 2×2×3=12개에 도달시켰다. 실험 결과, 다자유도 병렬 멀티플렉싱 기반 양자 메모리는 실행 가능하였다. 연구팀은 자체 개발한 메모리가 시간 및 주파수 자유도 조건에서 임의적 펄스조작 구현 가능성을 한층 더 입증하기 위해 펄스 배열, 빔 분리, 주파수 분리, 차주파수 광자 빔합성 및 협대역 필터링 등을 포함한 조작 실험을 수행하였다. 결과, 상술한 조작을 수행하는 과정에서 광자의 3차원 공간 양자 상태는 모두 약 89%의 신뢰도를 유지하였다. 해당 성과는 선형 광학양자 컴퓨팅 등 분야에서도 광범위하게 응용될 전망을 보인다. 정보출처 : http://www.stdaily.com/index/kejixinwen/2018-08/30/content_705372.shtml |
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