ICT/융합

중국과기대, 최초로 광자 손실을 허용하는 보손 샘플링 실험 성공

발행일 : 2018 / 06 / 15

최근, 중국과기대 교수 판젠웨이(潘建偉) 연구팀은 양자컴퓨팅 모델 보손 샘플링이 광자 손실에 대한 강인성 실험 연구를 통하여 일정한 수의 광자 손실을 허용하는 보손 샘플링은 샘플링률의 효과적인 향상을 유발함을 입증하였다. 해당 연구성과는 보손 샘플링을 통하여 양자패권을 구현하는데 고효율적인 경로를 개척하였다. 본 연구성과는 “편집자 추천 문장” 형식으로 세계 저명 학술지 “Physical Review Letters”에 온라인으로 게재되었다. 미국물리학회 사이트에서는 오스트레일리아 양자컴퓨팅·양자통신기술국가연구센터 박사 Austin Lund를 초청하여 “광자 손실은 양자 샘플링 궤도 이탈을 유발하지 않는다.”는 제목으로 해당 연구성과를 평론하였다.

양자컴퓨팅 분야에서 양자 기계가 특정 문제에서 전통적인 컴퓨터에 비하여 우수함을 보여줄 수 있는 실험을 세계 학술계에서는 양자패권이라고 부른다. 2010년 매사추세츠공과대학(Massachusetts Institute of Technology, MIT) Aaronson 등은 보손 샘플링을 이론적으로 제안하였으며 또한 해당 모델은 양자패권을 구현하는 효과적인 경로임을 입증하였다. 그러나 보손 샘플링 실험 과정에서 광자 손실은 가장 큰 어려움으로 되고 있다.

판젠웨이 연구팀은 최초로 광자 손실을 허용하는 보손 샘플링 실험을 탐구하였다. 연구팀은 세계에서 가장 높은 효율 및 품질을 보유한 양자점 단일광자원 및 차체로 개발한 127개 빔스플리터(Beam splitter)를 통합한 투과율이 가장 높은 광양자 회로를 기반으로 상하이(上海)마이크로시스템·정보기술연구소 유리싱(尤立星) 연구팀이 개발한 고성능 초전도 나노와이어 단일광자 검출기(SNSPD)를 결합하여 실험 입증한 결과, 일정한 광자수를 손실한 상황에서도 보손 샘플링은 원래의 계산 복잡도를 유지하였다. 또한 해당 새로운 보손 샘플링은 지수급으로 샘플링 속도를 향상시킬 수 있다. 해당 연구성과는 중국이 광학 양자컴퓨팅 분야에서 계속하여 세계 앞자리를 차지하고 있으며 또한 전통적인 컴퓨팅 능력을 초월하는 양자패권 연구 목표에 한걸음 더 접근하였음을 의미한다.