| 중국과학기술대학교, 세계 68Gbps 고속양자난수생성기 개발 | ||
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 최근 중국과학기술대학교 판젠웨이(潘建偉), 장쥔(張軍)연구팀은 영국옥스퍼드대학 연구팀과 공동으로 68Gbps의 고속 양자난수생성기(Quantum Random Number Generator) 개발에 성공하였다. 해당 성과는 "Review of Scientific Instruments"에 게재되었다. 미국 ‘MITTechnology Review’ 잡지는 <세계 최고속 양자난수생성기 중국에서 탄생>이라는 제목으로 해당 성과를 보도하였다. 난수생성기는 난수열(random number sequence)을 생성하는 디바이스이다. 순수난수(True random number)는 일반적으로 물리적 시스템을 기반으로 예측 불가능성, 반복 불가능성과 비편향성 등 특징을 보유하고 있다. 양자난수생성기는 양자 물리적 원리 혹은 양자 효과 기반의 순수난수 생성 시스템으로써, 실용적인 양자 암호 시스템 등 영역에서 중요하게 활용되고 있다. 비트레이트(Bit rate)는 양자난수생성기의 가장 중요한 지표이다. 초기의 양자난수생성기는 단일 광자 경로 선택법을 이용하였기 때문에 비트레이트가 4Mbps밖에 되지 않았다. 비트 레이트가 높은 양자난수를 얻기 위해, 최근 과학자들은 다양한 방안을 제안하였다. 2012년 캐나다 토론토대학교 Lo연구팀은 6Gbps의 양자난수생성기 시스템을 개발하였다. 현재, 실용화 양자 통신 영역의 중요한 목표는 양자 암호 시스템의 작업 주파수를 10GHz 급까지 높이는 것이다. 이런 시스템에 대해서는 50Gbps이상의 양자난수를 이용하여 단일 광자 펄스에 대해 변조 및 코딩을 해야 있다. 판젠웨이연구팀은 레이저 위상 요동 기반의 초고속양자난수생성기술을 발전시킨 다음 출력에 대한 실시간 피드백 등을 통하여 온도 제어가 필요없는 고안정성 간섭계를 개발하였다. 이 간섭계는 반도체 레이저에서 자연방출된 광자의 양자 위상 요동 정보를 강도 정보(Intensity information)로 전환시켜 샘플에 대한 초고속 수집을 실현할 수 있다. 연구팀은 또 레이저의 작업 전류에 대한 체계적인 최적화를 통하여 양자 위상 요동 기여와 전형적인 소음 기여 간의 비례를 최대화 하였다. 최소 엔트로피(entropy)모델을 통하여 원시적 데이터 중의 양자난수 비례 하한선(lower limit)을 확인하였으며 정화를 거친 후 최종 수출한 양자난수 비트 레이트는 68Gbps에 달했다. 즉 기존의 가장 빠른 양자난수생성기에 비해 그 속도가 한 자리수 향상되었다. 정보출처 : http://laser.ofweek.com/2015-07/ART-8500-2400-28983186.html |
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