현재 양자 정보 과학으로 대표되는 양자 기술은 매우 빠르게 발전하고 있으며, 국내외 과학 기업과 연구소 경쟁의 핵심이 되고 있다.
칭화대학교 양자 정보 센터 (Institute for Interdisciplinary Information Sciences (IIIS) of Tsinghua University)의 金奇奂(Jin Qihuan) 연구팀은 양자 컴퓨팅 분야에서 중요한 발전을 이루었습니다.
처음으로 이온 트랩 시스템에서 1 시간 이상의 단일 큐비트 가간섭성 시간을 실현하였는데 이전 기록 인 660 초를 경신했습니다.양자 시스템의 가간섭성 시간을 개선하는 것은 양자 기술 분야에서 항상 도전이었습니다.
범용 양자 컴퓨터를 실현하기 위한 가장 유망한 플랫폼 중 하나인 이온 트랩 시스템의 장점 중 하나는 비교적 긴 가간섭성 시간입니다.
그중 가간섭성 시간은 양자 컴퓨터가 연속적으로 수행 할 수 있는 양자 작업의 최대 수를 직접적으로 제한하며, 높은 충실도의 양자 작업을 실현하기 위한 전제 조건이기도 합니다.
양자 컴퓨팅 외에도 가간섭성 시간은 양자 통신 및 양자 정밀도 측정 분야에서 매우 중요한 의의를 갖고 있습니다.
실험 시스템 구조도
칭화대 학교 양자 정보 센터의 金奇奂(Jin Qihuan) 연구팀은 2017년에 10 분 이상의 가간섭성 시간으로 단일 큐비트 스토리지 (양자 정보 기술의 기본 단위)를 달성 한 것으로 알려져 있습니다. 단일 큐비트 가간섭성 시간은 지금까지 세계 기록인데 이전 세계 기록보다 10 배 높였습니다.
이 연구 결과를 바탕으로 이 실험은 극초단파 통신 위상 노이즈, 잔류 자기장 변동 및 극초단파 통신 누출과 같은 주요 제한 요소를 명확히 밝혀냈습니다.
동시에, 연구팀은 실험 시스템을 이중층 자기장차폐 시스템에 설치하여 주변 자기장 잡음과 양자 시스템 간의 결합을 줄이고 레이저 및 마이크로파 신호의 분리를 증가시켜 시스템에 대한 신호 누출 간섭을 줄입니다.
로컬 마이크로파 발진기의 기준을 최적화하여 마이크로파 신호의 위상 노이즈를 줄입니다.
이외에 노이즈를 더욱 억제하기 위해 연구팀은 동적 디커플링 기술을 채택하고 노이즈 환경에 따라 최적화 된 펄스 파라미터를 적용하여 다양한 노이즈의 영향을 더욱 줄였습니다. 결국 큐비트의 가간섭성 시간을 5500 초로 높혔는데 이는 이전보다 훨씬 향상된 것입니다.
▲ 가간섭성 시간 측정결과
이 성과에 대한 눈문(（Single ion qubit with estimated coherence time exceeding one hour은 최근 국제학술지 “Nature Communications” 에 게재되었습니다. 이온 큐비트의 가간섭성 시간을 제한하는 다른 요소를 추가로 분석하고 계량화 하였는데, 가간섭성 시간을 더 높이기 위한 기반도 다졌습니다.
출처 : CSDN
