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마이크로파 포톤 상태의 포획과 방출

전문가 제언: ○ 미래의 양자정보기술은 각기 다른 시스템을 얼마나 효과적으로 통합하여 운용할 수 있느냐가 관건이 되고 있다. 큐빗 양자정보를 저장하고 읽어내기 위한 공진기를 구성하기 위해서 여러 가지 이온들과 초전도체와 메모리 장치와 광학적 포톤들이 통합되어 운용되어야 하고 양자 얽힘(quantum entanglement)방식으로 신뢰성 있는 먼 거리 정보이송이 가능해야 하기 때문에 양자정보의 효과적인 인터페이스 구현이 과학자들에게 매우 도전적 과제가 되고 있다.

○ 최근에 스페인 Durham 대학의 D. Maxwell 연구그룹은 Rydberg 폴라리톤을 이용한 공진기로 포톤을 제어하는 방식을 보고하였으며, 미국 캘리포니아 대학의 Yi Yin 연구그룹은 이 리뷰에서 SQUID 초전도를 이용한 공진기에서 포톤을 저장하고 방출하는 방법을 PRL 110(10)의 같은 호에 나란히 발표함으로서 상호 보완적으로 물질-포톤간 양자인터페이스 실현가능성을 보고하였다.

○ 이 리뷰에서는 초전도체를 이용한 변수 결합기를 갖는 공진기에서 공진 감쇄 율이 진성 공진기와 비교해서 1,000배나 더 확대할 수 있는 변수 결합기를 이용하여 중첩된 Fock 상태의 포톤을 저장하고 방출하는 공진기를 발표하였다. 방출된 포톤의 신뢰도는 Rabi 진동수와 quadrature신호 해석으로 확인하고 결맞음 상태에서 포톤제어가 가능하게 되므로 공진기 기반 분산 큐빗을 튜닝할 수 있게 하였다. 이로써밴드 폭과 신호세기의 측정을 극대화하고 자연환경 때문에 수반되는 위상약화 현상을 최소화할 수 있게 하였다.

○ 국내에서는 KIST, 표준과학연구원, SK텔레콤, 포항공대, 광주과기원, 인하대, 서울대 등에서 양자광학연구가 선도적으로 수행되고 있다. 최근에는 서울대 정현석 교수가 양자상태의 공간이동 연구결과를 Nature(5월 12일자)에 발표했으며 KIST의 최경수 박사는 스핀앙상블 양자광학 연구에 기여한 공로로 2012년 교육과학부가 수여하는 ‘젊은 과학자상’을 받았다. 한국의 양자정보화 연구의 위상을 높이는데 기여하였다.

저자: Yi Yin et al
자료유형: 학술정보