| 세계 최초로 장거리 양자 얽힘 정제 달성 | ||
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  중국과학기술대학교 Guo Guangcan(郭光燦) 원사 연구팀의 Li Chuanfeng(李傳鋒), Liu Biheng(柳必恒) 연구그룹은 난징(南京)우전대학교 Sheng Yubo(盛宇波) 연구팀과 공동으로 고품질의 초얽힘원을 이용하여 세계 최초로 11Km의 장거리 양자 얽힘 정제(entanglement purification)를 달성했다. 해당 정제 효율은 기존의 세계 최고 수준보다 6,000여 배 높다. 해당 연구 성과는 국제학술지 ‘Physics Review Letters’에 게재되었다. 양자 리피터(quantum repeater)는 잡음 통신로에서 장거리 양자 통신을 달성하는 중요한 방법이며 양자 얽힘 정제는 양자 리피터의 핵심 조작으로 얽힘 정도가 낮은 두개의 얽힘 상태에서 얽힘 정도가 높은 한개의 얽힘 상태를 추출한다. 기존의 얽힘 정화 프로토콜은 모두 얽힘 정도가 낮은 두 쌍의 광자쌍을 이용하여 달성하였지만 연구팀은 한 쌍의 슈퍼 얽힘 광자쌍을 이용한 얽힘 정제 방안을 제안하였다. 연구팀은 편광과 경로가 얽힘 상태에 있는 초얽힘 광자쌍을 제작하고 11Km 길이의 멀티코어 광섬유에서 얽힘을 분포시킨 다음 양자 얽힘 정제 조작을 수행했다. 그 결과, 분배 후의 편광 얽힘과 경로 얽힘의 초기 충실도가 모두 약 0.665일 때, 정제하여 얻은 얽힘 상태 충실도가 0.774까지 향상될 수 있으며, 초기 충실도가 모두 약 0.771일 때, 정제 후 충실도는 0.887까지 향상될 수 있다. 연구팀은 최초로 얽힘 정제를 양자 키분배에 이용하였는데, 정제 전 얽힘 상태의 얽힘 정도가 너무 낮아서 생성된 유효 키율(Key rate)은 0이며 정제 후 유효 키율은 0.371로 향상되었다. 또한, 한 쌍의 슈퍼 얽힘 광자쌍만 필요하기 때문에 해당 방법의 정제 효율은 초당 약 400쌍으로 기존의 세계 최고 수준보다 6,000여 배 향상되었다. 해당 성과는 양자 얽힘 정화를 실험실 플랫폼에서 장거리 응용으로 승화하기 위한 핵심적인 성과이며 아울러 얽힘 정제 효율을 크게 향상시킴으로써 고효율적 양자 리피터 달성을 위한 든든한 기술 기반을 마련했다. 정보출처 : http://digitalpaper.stdaily.com/http_www.kjrb.com/kjrb/html/2021-01/13/content_461056.htm?div=-1 |
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