2 월 17 일 "Nature"지의 보고서에 따르면, 네덜란드의 델프트 공과대학(Technische Universiteit Delft)은 최근 양자 네트워크 분야에서 새로운 진전을 이루었습니다. 해당 학교의 물리학자들은 3 개의 양자 장치를 하나의 네트워크에 연결했는데, 이로 인해 미래의 양자 인터넷을 향한 중요한 발걸음을 내디뎠습니다.
양자 네트워크
이전에 다른 연구자들도 3 노드 양자 네트워크의 원리를 이미 시연을 하긴 했습니다. 그러나 새로운 방법이 실제적인 응용을 구현하기 더 쉽다고 Nature지는 말합니다.
네덜란드 델프트 공과대학의 물리학자인 로날드 핸슨(Ronald Hanson)과 그의 공동 연구자들은 양자 얽힘 현상을 이용하여 3 개의 양자 장치를 연결하는 네트워크를 구축했습니다. 각각의 장치는 하나의 큐비트 정보를 보유하며 다른 두 개와 얽힘이 발생할 수 있습니다. 이러한 네트워크는 미래 양자 인터넷의 기초가 될 수 있습니다.
이 양자 장치는 양자 정보를 인공 다이아몬드 결정체에 저장하며, 이러한 결정체 중의 하나의 탄소 원자는 질소 원자로 대체됩니다. 이 다이아몬드 장치를 이용하여 연구팀은 광자를 광섬유로 유도하고 또한 광자를 또 다른 장치로 전송하여 원격 큐비트 간의 얽힘을 만들 수 있습니다.
양자 메모리는 3방향 얽힘의 중요한 요소 입니다. 이 "양자 메모리"는 탄소의 비방사성 동위 원소인 탄소 13을 사용하는 다른 큐비트 보다 더 오래 데이터를 저장할 수 있습니다.
전자를 조작함으로써 연구원들은 탄소 원자핵을 작동시켜서 특정한 양자 상태로 진입시킬 수 있습니다. 그런 다음에 탄소 원자핵을 여분의 큐비트로 변화시킵니다. 이러한 양자 메모리는 양자 상태에서 1 분 혹은 그 이상의 시간을 유지시킬 수 있습니다.
앞서 언급한 메모리를 통해 연구자들은 세 장치의 네트워크를 단계적으로 구축할 수 있습니다. 먼저. 말단의 노드와 중심의 노드를 질소 원자를 통해서 같이 얽힘 상태로 있게 합니다. 그런 다음 연구원들은 질소 원자의 양자 상태를 메모리에 저장합니다. 그렇게 해서 중앙 노드의 질소 원자가 큐비트로 방출되어 세 번째 노드의 큐비트와 얽힘을 발생시킵니다. 마지막으로 중앙 장치의 한 개의 큐비트는 첫 번째 노드와 얽힘이 발생하고, 또 다른 큐비트는 동시에 세 번째 노드와 얽힘 상태가 발생합니다.
델프트 공과대학이 3개의 양자 메모리를 성공적으로 연결 한 최초의 팀은 아닙니다. 2019 년 중국 과학 기술 대학의 판 졘웨이(Pan Jianwei) 교수 팀은 Nature Photonics 저널에 "3 개의 단일 광자의 간섭을 통한 3 개의 양자 기억의 얽힘(Entanglement of three quantum memories via interference of three single photons)"이라는 제목의 연구 결과를 발표했습니다. 그들은 다중 광자 간섭을 성공적으로 이용하여 분리된 세 개의 냉원자 양자 메모리를 얽어 놓았는데, 이는 다중 노드, 장거리 양자 네트워크를 구축하기 위한 기반이 되었습니다. 오스트리아 인스브루크 대학(University of Innsbruck)의 물리학자인 트레이시 노스업 Tracy Northup）은 그들의 실험이 아직은 얽힘이 발생하는 상황에서 한 것이 아니라고 합니다. 연구팀은 광자를 탐색하고 측량함으로써 얽힘이 존재한다는 사실을 역으로 추적해서 도출하는 것을 실현했습니다.
Nature지 뉴스는 델프트 공과대학 연구팀이 정보를 하나의 노드에 저장한다는 것을 통한 얽힘 교환 기술을 시연했다고 언급했습니다. 라우터가 인터넷에 있어서 매우 중요한 것처럼 이 기술도 미래의 양자 인터넷에 있어서 매우 중요할 수 있습니다
