영남매일신문

포스텍 김윤호 교수(포항) 양자 통신, 양자 컴퓨터 등의 구현에 필요한 양자얽힘 현상을 손실없이 유지하는 방법을 찾아낸 포스텍 김윤호 교수. 2015.10.22 << 포스텍 >> shlim@yna.co.kr

양자얽힘 손실없이 재분배…양자정보기술 발전 기반

(포항) 임상현 기자 = 포스텍(포항공과대) 연구팀이 양자 통신, 양자 컴퓨터 등 구현에 필요한 양자얽힘 현상을 손실 없이 유지하는 방법을 찾았다.

포스텍 물리학과 김윤호 교수팀과 스위스 취리히공대 임향택 박사 연구팀은 큐비트(양자 정보 단위) 변환을 이용해 결어긋남 현상으로부터 양자얽힘을 손실 없이 분배하는 방법을 찾아냈다.

결어긋남(Decoherence)은 양자계가 결맞음을 잃어버리는 현상으로, 결맞음이 완전히 없어진 양자계는 양자정보처리에 사용할 수 없다.

이번 연구 결과는 네이처 자매지인 사이언티픽 리포트(Scientific Reports) 최신호를 통해 발표됐다.

양자 상태는 주변 환경과 끊임없이 상호작용해 먼 거리에 있는 두 곳끼리 양자얽힘을 전송하는 과정에서 결어긋남 현상이 일어날 경우 양자얽힘이 일부 소실되는 문제가 발생한다.

이로 인해 여러 양자계 사이에 존재하는 특별한 상관관계인 양자얽힘을 결어긋남 현상으로부터 보호하는 것이 관련 학계의 과제로 남아 있다.

연구팀은 초기 큐비트 상태를 결어긋남 현상이 나타나지 않는 다른 큐비트 상태로 변환하면 결어긋남 현상을 효과적으로 우회할 수 있다는 사실을 알아냈다.

큐비트의 정보를 결어긋남을 겪지 않는 다른 큐비트에 인코딩해 결어긋남을 피한 후 다시 원래의 큐비트로 인코딩을 변환함으로써 손실 없이 양자얽힘을 분배할 수 있음을 입증했다.

김윤호 교수는 "이 기술을 이용하면 원거리 양자 통신을 실제로 구현할 때 양자얽힘을 분배하는 방안으로 사용할 수 있어 양자정보기술 발전에 새로운 기반이 될 것으로 기대한다"고 말했다.

이번 연구는 한국연구재단 중견연구자 지원 사업(도약과제)의 지원을 받아 진행됐다.

shlim@yna.co.kr

포스텍, 양자기술 '결어긋남' 극복 방법 찾았다