| 최초로 단일원자와 단일분자 사이의 양자얽힘 상태 구현 | ||
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 중국과학기술대학교 두장펑(杜江峰) 연구팀은 협력기관과 공동으로 최초로 단일원자와 단일분자 사이의 양자 얽힘 상태를 구현함과 아울러 정량 특성화를 통하여 생성된 양자 얽힘이 임계 역치를 초과함을 규명하였다. 해당 성과는 "Nature"에 온라인으로 게재되었다. 양자 감지와 양자 정보 처리 연구에서 다양한 시스템이 이용된다. 그 중, 분자는 여러 원자로 조성된 시스템으로 원자 그룹이 회전과 진동 발생이 가능하기 때문에 독특한 속성을 보유한다. 따라서 분자는 에너지 스팬이 아주 큰 서로 다른 양자 상태에 있을 수 있으며, 상태 간의 에너지 차이에 해당하는 주파수는 거의 0에서 수백 THz(초당 백조 회)의 광학 주파수에 도달 할 수 있다. 따라서, 분자는 주파수가 판이한 서로 다른 양자 시스템을 매칭하는 매개물이 되어 복합 양자 시스템과 정보 처리 플랫폼을 구현할 수 있다. 또한, 극성 분자 간에 장거리 상호작용이 발생할 수 있으며 이는 새로운 유형의 양자 정보 처리 플랫폼의 구현에 유리하다. 이러한 관련 속성은 양자 컴퓨팅과 일부 양자 정밀 측정에서 중요한 응용을 갖는다. 연구진은 이온 트랩 시스템에 대전된 칼슘 원자와 수소화칼슘 분자를 속박하고 레이저 제어를 이용하여 이들 사이의 얽힘 상태를 구현했다. 칼슘이온의 전자 궤도 상태가 기저 상태에 있을 때, 분자의 회전도 저회전 에너지 상태의 일종인 전체 상태에 있다. 아울러, 완전히 다른 상태로 중첩될 수 있다. 전자(前者)는 궤도의 여기 상태에 있고 대응하는 분자가 고회전 에너지 상태에 있다. 또한, 상반되는 여기 매칭도 구현할 수 있다. 기저 상태와 여기 상태는 이진법의 "0"과 "1"과 유사한 양자 정보 즉, 양자 비트를 저장할 수 있다. 서로 다른 상황에서의 원자와 분자 시너지 상태 연관 관찰을 통하여 모든 정보를 0에서 1사이의 값으로 통합할 수 있으며 역치가 0.5 이상인 경우, 얽힘 상태 발생을 나타낸다. 실험에서 측정된 값은 오차 범위 내에서 해당 역치를 훨씬 초과하면 얽힘 생태의 발생을 나타낸다. 해당 연구 성과는 향후에 분자를 이용하여 양자 정보를 처리함에 있어서 중요한 추진 역할을 한다. 정보출처 : http://digitalpaper.stdaily.com/http_www.kjrb.com/kjrb/html/2020-05/27/content_445641.htm?div=-1&tdsourcetag=s_pctim_aiomsg |
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