| 중국과학원대학교, 새로운 양자비트 코드화 | ||
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 최근 중국과학기술대학교 교수겸 중국과학원 원사 궈광찬(郭光燦)이 이끄는 중국과학원양자정보중점실험실은 신형 양자비트 코드 면에서 새로운 진전을 거두었다. 연구실의 궈궈핑(郭國平) 연구팀과 협력팀은 최초로 갈륨-비소(gallium arsenide) 반도체 양자 칩에서 양자의 결맞음 특성이 우수하고 조작 속도가 빠르고 조작 가능성이 강한 전자제어 신형 코드 양자 비트를 성공적으로 구현하였다. 해당 연구성과는 2016년 2월 25일 “Physical Review Letters”에 발표되었다. 현대 컴퓨터와 마찬가지로 “양자칩”은 미래 양자 컴퓨터의 “뇌(브레인)”이다. 현대 반도체 공법과 겸용할 수 있는 전자제어 양자칩을 개발하는 것이 양자 컴퓨터 연구 개발에서의 중요한 방향이다. 연구팀은 반도체 양자칩의 개발에 주력하여 전하 코드 큐비트를 따라 초고속 양자 계산 로드맵 구현하였다. 전하 코드 초고속 범용 단일 양자비트 논리 게이트[4, 1401(2013)]와 두 양자비트(two-qubit) 제어 비논리 게이트를 기초적으로 구현하여 전하 코드 비트 결맞음 시간을 늘이는 새로운 방법을 탐색하였으며 양자비트 초고속 속도 제어를 보장하는 동시에 스핀 인코딩 큐비트와 같은 긴 결맞음 특성을 획득하였다. 이로써 양자비트의 초고속 제어와 긴 결맞음 시간을 동시에 구현하게 되었으며 비트 결맞음 시간 내에서 양자 제어를 완성하는 핵심 문제를 해결하였다. 연구팀은 반도체 양자점의 다중 전자상태 궤도의 비대칭 특성에 기반하여 처음으로 갈륨-비소 반도체 시스템에서 궤도 혼성화(Orbital hybridization)의 신형 양자 비트를 구현하였으며 전하 큐비트의 초고속 특성과 스핀 양자비트의 긴 결맞음 특성을 교묘하게 융합시킴으로써 “물고기”와 “곰의 발”을 모두 얻게 되었다. 실험 결과에 의하면, 신형 양자비트는 전하 큐비트와 비슷하며 백피코초(picosecond) 내에 0에서 1로의 초고속 양자 전환을 구현할 수 있고 양자 결맞음은 일반 전하 코드 큐비트 보다 약 10배 높아졌다. 신형 다중 전자 궤도 혼성화로 양저비트의 코딩과 제어를 구현하는 방법은 범용성이 강해 III-V 반도체에 적용할 수 있을 뿐만 아니라 실리콘-게르마늄(sige)과 같은 IV 반도체와 그래핀과 TMDS 등 신형 반도체에도 보급할 수 있다. 이번 연구는 반도체의 극 포논과 압전효과가 양자 결맞음 특성에 미치는 영향을 연구하는데 새로운 방향을 제시하였다. 정보출처 : http://www.cas.cn/syky/201603/t20160301_4540166.shtml |
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