ICT/융합

중국과기대, 잡음적응 양자정밀측정 실험적 구현

발행일 : 2019 / 11 / 11

중국과학기술대학 궈광찬(郭光燦) 연구팀은 선형광학시스템(linear otpical system)에서 얽힘상태 결맞음이 수평방향 잡음에 대한 적응성을 실험적으로 검증했다. 또한 수평방향 잡음속에서도 얽힘상태 탐침의 양자측정 정밀도가 표준양자한계(Standard Quantum Limit)를 초과함을 검증했다. 해당 성과는 “Physical Review Letters”에 게재되었다.

양자정보기술은 양자상태 제어를 통해 정보의 안전 전송·저장 및 고효율적 획득·연산 등을 구현한다. 하지만 양자시스템은 불가피적으로 환경과 상호작용해 잡음이 유입되며 이로 인해 양자상태는 매우 취약해진다. 따라서 잡음 방지는 현재 확장가능 양자정보기술의 핵심적 과제이다. 능동적 피드백 및 양자오류수정(Quantum Error Correction)은 매우 유망한 방안이지만 자원소비가 너무 많아 현실화가 어렵다. 수동잡음제어(Passive Noise Control)는 고효율적이며 편리한 경로로서 양자상태가 특정 잡음에 대한 적응성을 교묘하게 이용해 잡음 방지를 구현할 수 있다.

연구팀은 고효율적 제어 가능 선형광학시스템을 도입해 얽힘상태 양자 결맞음 및 정밀 측정이 수평방향 잡음에 대한 적응성을 연구했다. 먼저 수평방향 잡음 조건에서 4광자 GHZ 얽힘상태의 결맞음 동결현상을 검증함과 아울러 잡음속에서 GHZ 얽힘상태 변화시 양자 Fisher 정보량도 변화하지 않음을 관측했다. 이는 해당 현상을 모수추정(parameter estimation)에 응용시 잡음이 증가함에 따라 측정 정밀도가 떨어지지 않음을 의미한다. 그 다음 잡음과 신호를 동시에 탐침에 작용시킨 결과, 잡음강도와 신호가 일치하더라도 실험에서 제조한 다광자 GHZ 얽힘상태 탐침은 광자수가 6에 이르러도 표준양자한계를 초과할 수 있어 잡음적응 양자정밀측정 방안의 우월성을 보여주었다.

해당 성과는 수동잡음제어의 실행가능성을 보여주어 잡음방지 양자정밀측정 연구에서 중요한 한 발짝을 내디뎠으며 또한 보다 고효율적인 잡음방지 방안 설계에 도움이 된다.

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