| 위성과 지상간 양자통신 기초실험을 완성 | ||
|
||
 중국과학기술대학 판젠웨이(潘建伟, Pan Jianwei) 원사가 이끈 중국과학원 공동 혁신팀이 포괄적인 위성-지상 양자키분배(quantum key distribution)에 기반한 검증실험에 세계최조로 성공했다. 기초실험검증을 통해 위성과 지구 간 상대운동으로 인한 어려움, 위성-지구 링크 간의 높은 감쇠 등 불리한 요인을 극복할 수 있는 것을 증명하고 향후 위성-지상 양자통신기반 글로벌 양자네트워크의 실현을 위한 기술기반을 마련했다. 연구팀은 중국과학기술대학 마이크로스케일물질과학 국가실험실(Hefei National Loboratory for Physical Sciences at the Microscale) 판젠웨이, 펑청즈(彭承志, Peng Chengzhi) 등, 중국과학원 상해기술물리연구소 왕젠위(王建宇, Wang Jianyu), 광전기술연구소 황용메이(黄永梅, Huang Yongmei) 등으로 구성되었다. 연구성과가 5월1일 Nature Photonics 7(387–393 (2013))에 발표됐다. 이 성과는 중국과학원이 양자과학기술 선도프로젝트를 통해 위상학적 양자 오류 정정(Topological Quantum Error Correction), 100km 자유공간에 양자원격이동(Quantum teleportation) 및 얽힘 분배를 실현한 후 얻은 새로운 성과이자, 양자정보와 양자기술에 관한 최신성과이다. 양자키분배는 실용화를 우선 실현할 수 있는 양자정보기술로서 자체 물리적 원리로 인해 무조건의 안전성을 지니고 있다. 이로써 과학자들이 양자키분배 연구를 꾸준히 추진해왔다. 글로벌 양자키분배네트워크를 구축하기 위해 거리의 제한을 극복해야 한다. 현재 광섬유 손실과 탐지기 불완전 등 요인들의 영향으로 광섬유를 채널로 하는 양자기분배의 거리가 극값에 육박한다. 지구의 곡률과 가시거리 등의 제한으로 지상 자유공간의 양자키분배는 더욱 먼 거리를 실현할 수 없는 상황이다. 이로써 더욱 먼 거리, 심지어 임의의 2개 점 간의 양자키분배를 실현하기 위해 저궤도위성기반 양자키분배는 실시타당성이 가장 적합한 방안으로 뽑혔다. 이론분석에 의하면, 저궤도위성플랫폼 방안의 경우, 대기층 전송손실, 양자채널효율, 배경잡음 등 중요문제를 극복해야 한다. 특히, 저궤도위성과 지상국이 고속 상대운동상태이기 때문에 각의 속도(Angular velocity), 각의 가속도(angular acceleration), 무작위(random) 진동 등 조건 아래 효율적이고 안정적인 양자채널을 어떻게 구축하여 채널효율을 유지하고 양자키분배 오류율을 낮추는 것이 저궤도 위성플랫폼기반 양자키분배를 실현하는 데에 직면하고 있는 핵심적인 문제이다. 상기 어려움을 극복하기 위해 중국과학원 공동 혁신팀은 중국과학원 상해연구원, 상해기술물리연구소 및 광전기술연구소에서 기술개발을 공동 실시했다. 혁신팀은 고속 Decoy-state 양자키분배 광원 및 간편한 송수신기를 독자적으로 개발하고, 고정밀도의 추적 및 포인팅, 고정밀도 동기화 및 높은 감쇠링크 아래의 고SNR(Signal to Noise Ratio) 및 낮은 오류율의 단일광자 탐지 등 핵심기술을 독자적으로 발전시켰다. 혁신팀은 상기연구를 기반으로 회전플랫폼을 이용하여 저궤도위성의 각의 속도와 각의 가속도를 모사하고 열기구를 이용하여 무작위 진동 및 위성자세를 모사하며, 100km 지상 자유공간채널을 이용하여 위성-지상 고감쇠 링크채널을 모사하는 것을 통해 위성-지상 간 양자채널의 가능성을 검증했다. 이를 통해 중국에서는 양자과학 실험위성을 발사하여 위성-지상 양자통신 기반 글로벌 양자네트워크를 실현하고 대척도 양자이론을 기초적 검증을 실시하며, 양자이론과 아인슈타인의 일반 상대론의 융합을 탐색하는 기술기반을 확보했다. 정보출처 : http://news.sciencenet.cn//htmlpaper/2013521317836328961.shtm |
SEARCH
- 정책동향
- 이슈리포트
- 통계DB
- 통계DB