| 중국과기대, 양자 시뮬레이터로 마요라나 페르미온의 양자 통계학적 특성 규명 | ||
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 최근, 중국과학원 원사, 중국과학기술대학교 궈광찬(郭光燦) 교수가 이끄는 중국과학원 양자정보중점실험실의 리촨펑(李傳鋒), 쉬진스(許金時), 한융젠(韓永建) 등은 마요라나 페르미온(Majorana Fermion) 연구 분야에서 획기적인 성과를 거두었다. 연구팀은 선형 광학 양자 시뮬레이터로 실험을 통하여 마요라나 페르미온의 비아벨리안(-) 양자 통계학적 특성을 최초로 규명하였다. 또한, 마요라나 제로모드까지 코딩한 양자 정보의 국부적 잡음에 대한 소산특성을 더한층 시연하여 토폴로지 양자 계산을 구현하는데 효과적인 경로를 제공하였다. 해당 연구는 성과는 2016년 10월 25일 ‘Nature Communications’에 발표되었다. 최근 몇 년간의 이론적 연구결과, 응집물질시스템에서 마요라나 제로모드는 마요라나 페르미온 특성의 준입자(Quasi particle)를 보유하고 있으며 장시간의 양자 저장과 토폴로지 양자계산을 구현하는 이상적 벡터이다. 마요라나 제로모드 교환은 그것의 통계학적 특성 및 토폴로지 양자계산을 구현하는 핵심 절차이다. 장기간의 탐구를 거쳐 마요라나 제로모드의 존재 증거를 찾았으나 핵심적인 교환 조작과 양자 통계학적 특성을 구현하는데 관한 연구는 없다. 양자 시뮬레이터는 전문적인 양자 컴퓨터로서 전문적인 양자 논리 회로를 설계하여 특별 문제를 효과적으로 해결한다. 최근 몇 년간 리촨펑 연구팀은 선형 광학양자 시뮬레이터를 독립적으로 개발하였으며 일련의 성과를 거두었다. 해당 실험에서 연구팀은 소산성(dissipative state)에 기반한 4개 양자비트(3개 작업 양자비트에 하나의 보조 양자비트를 첨가)의 선형 광학양자 시뮬레이터를 설계하였으며, 이를 이용하여 Kitaev모델(마요라나 제로모드가 존재하는 가장 간단한 모델) 중 마요라나 제로모드를 효과적으로 생성하였다. 또한, 소산 과정을 통하여 마요라나 제로모드를 효과적으로 이동시킴으로써 2개 마요라나 제로모드의 교환 작업을 완성하고 이로써 마요라나 제로모드의 비아벨리안 통계학적 특성을 검증하였다. 그리고 마요라나 제로모드까지 코딩한 양자 정보의 국부적인 잡음에 대한 소산특성을 더한층 시연하였다. 실험에서 각 시뮬레이션 과정의 정확도는 94% 이상에 달하였다. 해당 성과는 양자 통계, 토폴로지 양자 계산과 마요라나 페르미온의 연구에 대해 중요한 추진역할을 하였으며 동시에 이러한 소산성에 기반한 양자 시뮬레이터도 선형 광학 양자 시뮬레이터의 능력을 확장시켰다. 타이틀 이미지: 마요라나 페르미온 교환 설명도 정보출처 : http://www.cas.cn/syky/201611/t20161101_4579885.shtml |
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