기초과학

중국과기대, 최초로 양자얽힘 상태의 자가검사 구현

발행일 : 2018 / 12 / 25

최근, 중국과기대학 궈광찬 연구팀의 리촨펑(李傳鋒), 천겅(陳耕) 등은 측정 장비의 비신뢰성 조건에서 실험을 수행하여 미지의 양자얽힘 상태 신뢰성 정보를 획득함과 아울러 세계 최초로 양자얽힘 상태의 자가검사를 구현하였다. 해당 연구성과는 “Physical Review Letters”에 게재되었다.

양자얽힘은 양자정보 분야의 중요한 자원이다. 과학계는 일반적으로 양자상태 크로마토그래피 방법을 이용하여 양자얽힘 상태를 측정하는데 해당 방법은 병원에서 사용하는 CT 스캔과 유사하다. 양자상태 크로마토그래피를 통하여 얽힘 상태 형식을 재구성할 수 있으며 더 나아가 얽힘 상태의 신뢰도 등 중요한 정보를 획득할 수 있다. 그러나 양자 상태 크로마토그래피 방법은 측정 설비의 정확성 및 신뢰성에 의존하기에 안전성 요구를 보유한 양자정보 임무에 사용할 수 없다. 예를 들면 양자통신 검사 설비가 도청자에 의하여 통제되면 양자통신의 비밀성에 위험을 초래한다. 해당 문제점을 해결하기 위해 “벨부등식 위반” 등 다양한 얽힘 측정 기반의 검사 설비 비의존성 신뢰적 양자얽힘 자가검사방법을 제안하였다. 국제 학술계에서는 해당 방법에 대한 대량의 이론적 연구를 수행하였지만 관련 실험은 수행하지 않았다.

리촨펑, 천겅(陳耕) 등은 독창적인 설계 및 실험으로 2비트 및 3비트 양자얽힘 상태 자가검사를 구현하였으며 다양한 형식의 양자 얽힘 상태에 대하여 측정 설비 비신뢰성 조건에서 미지 양자얽힘 상태의 신뢰성 정보를 획득함과 아울러 전통적인 양자 상태 크로마토그래피 결과와 비교하여 자가검사 결과의 신뢰성을 입증하였다.

본 연구는 세계 첫 “고신뢰성, 항간섭” 특성을 보유한 양자 상태 가가검사 실험으로서 자가검사를 다양한 양자정보 과정에 보급·응용하고 양자통신 및 양자 컴퓨터 연구를 추진하는데 중요한 기반을 마련하였다.