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양자중계 및 양자 전환 기술

전문가 제언: ○ 최근에 단일광자의 생성기술을 개발함에 따라 양자 암호통신, 양자계산, 양자중계 및 양자교환, 양자 전환 기술 등에 관한 연구개발이 주목을 받고 있다. 일본 과학기술 진흥기구의 국제 공동 연구 프로젝트로 양자 물성 프로젝트가 수행됨에 따라 ‘구별할 수 없는 단일광자’를 이용하여 양자중계, 양자정보 기술에 적용한 연구 결과가 발표되었다.

○ 단일광자를 이용한 양자통신 네트워크 및 양자 광 인터커넥션을 실현하기 위해서는 광자의 역학적 위상을 유지하면서 양자중계 및 양자교환 기술을 실현해야 한다. 이에 따라 광자의 양자상태를 보존하고 처리할 수 있는 전자로 양자 전환하는 양자 인터페이스가 필요하다.

○ 양자중계기 및 양자교환기는 양자 공간전이(quantum teleportation)를 기본원리로 하여 개발되고 있다. 양자 공간전이를 실현하는 데는 광자에서 전자스핀으로의 양자 전환 기술이 필요하다.

○ 본고에서는 양자중계의 의의, 양자중계와 고전중계의 차이점, 양자중계의 동작원리, 광자에서 전자스핀으로의 양자상태 전환, 양자중계에 필요한 기능 등을 중심으로 양자중계 및 양자 전환 기술을 고찰한다.

○ 초고속 계산기, 도청이 불가능한 양자 암호통신 등을 중심으로 한 양자정보 기술이 최근에 주목을 받고 있다. 양자 정보 기술에서는 전자의 스핀을 하나하나 제어하는 초미세 스핀트로닉스가 핵심 역할을 한다.

○ 광자가 광섬유 내를 전송되는 과정에서 전송 손실이 크게 발생하므로 100㎞ 이상의 장거리 통신을 실현하기 위하여 양자중계기를 개발하고 있다. 오늘날 양자 정보 기술의 연구개발은 주로 기초적인 요소기술의 연구개발에 주력하고 있어 양자 정보 시스템 기술의 발전이 기대된다.

저자: Hideo KOSAKA
자료유형: 학술정보