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빛이 거의 사라지는 극한의 손실 환경에서도 양자 정보를 측정하는 기술이 개발되어 양자 기술 상용화의 난제를 해결할 실마리를 열었습니다. 독일 막스플랑크 빛 과학 연구소(MPL)가 주도한 국제 공동 연구팀은 빛의 양자 상태를 먼저 증폭시킨 뒤 측정해, 정보 손실을 극복하는 새로운 방법을 개발했다고 발표했습니다.
압축광을 포함한 빛의 양자 상태는 매우 민감하여 측정 과정에서 약간의 손실만 발생해도 고유한 특성이 사라지는 한계가 있었고, 이는 양자 기술의 실용화를 가로막는 주요. 연구팀은 이 문제를 해결하기 위해 양자 정보를 측정하기 전에 '다중모드 광학 파라메트릭 증폭기'(MOPA)로 신호를 먼저 증폭하는 방식을 고안했습니다.
연구팀은 증폭된 빛을 공간 광 변조기(SLM)를 이용해 여러 개의 개별 채널(모드)로 분리했는데, 이 과정에서 빛의 99.7% 이상이 손실되는 극심한 손실이 발생했습니다. 하지만 사전에 신호를 증폭한 덕분에, 연구팀은 남은 빛에서 최대 7.9데시벨(dB) 수준의 압축과 여러 모드 간의 양자 얽힘을 성공적으로 측정할 수 있었습니다.
마르셀루 파수스 브라질 물리연구센터(CBPF) 연구그룹 리더는 이번 연구에서 제시된 방법이 여러 모드가 동시에 정보를 처리하는 복잡한 네트워크 기반의 양자 컴퓨팅 등 다차원 양자 정보 처리의 새로운 가능성을 열었다고 말했습니다. 이러한 새로운 방법은 미래 기술 발전에 중요한 역할을 할 것으로 보이며, 앞으로 다양한 분야에 적용될 가능성이 있습니다.
◆빛 99.7% 사라져도 양자 정보 지켰다…'마법의 증폭기'로 난제 해결 (+양자정보, 압축광, 양자 기술, 광학 증폭기)
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