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Rydberg 폴라리톤을 이용한 광자 제어

전문가 제언: ○ 오늘날 정보통신 기술은 끊임없이 변화하고 있다. 양자정보통신은 현재로서는 시작단계에 있지만 이 기술이 실현되면 좀 더 정확하고 효과적인 정보통신이 가능해 진다. 현대의 과학기술은 이미 양자비트(quantum bit)로 정보를 저장하고 보낼 수 있는 양자정보화 시스템을 구성할 수 있는 디바이스를 준비하고 있다.

○ 최근 PRL에 스페인과 미국의 두 연구그룹에서 양자정보통신을 가능케 하는 물질-포톤 양자 인터페이스 방법을 동시에 발표하여 관심을 끌고 있다. 미국 캘리포니아 대학의 Yi Yin 연구그룹은 멀리 떨어져 있는 두 지점의 공진기와 큐비트 사이에 양자통신이 가능한 포톤 상태를 제어할 수 있는 방법을 발표하였으며, 스페인 Durham 대학의 D. Maxwell 연구그룹은 원자 클러스터에 있는 포톤의 양자상태를 제어할 수 있는 방법을 같은 PRL 110(10)에 나란히 발표함으로써 상호 보완적으로 물질-포톤간 양자인터페이스 실현가능성을 시사하였다.

○ 이 리뷰에서는 마이크로파를 이용하여 Rydberg 폴라리톤의 양자상태를 조절할 수 있음을 제시하였다. 마이크로파의 세기를 튜닝하면 이웃하고 있는 폴라리톤 사이의 상호작용을 변화시킬 수 있으며 폴라리톤 상태의 Rabi 진동을 관찰함으로써 N=3인 Rydberg 여기상태를 확인하였다. 이는 Rydberg 폴라리톤이 공진기 없이도 강하게 결합된 원자와 광파의 상호작용을 해석하고 양자표준화 작업에 적용할 수 있는 발판을 마련하였다.

○ 2012년 노벨물리학상은 양자시스템을 측정하고 제어하는 방법을 연구한 프랑스 Serge Haroche교수와 미국 콜로라도 대학의 David Winland교수에게 수여되었다. 국내에서는 KIST, 표준과학연구원, SK텔레콤, 서울대에서 양자광학연구가 선도적으로 수행되고 있다. 최근에는 서울대 전현석 교수가 양자상태의 공간이동 연구결과를 Nature(5월 12일자)발표했으며 KIST의 최경수 박사는 스핀앙상블 양자광학 연구에 기여한 공로로 2012년 교육과학부가 수여하는 ‘젊은 과학자상’을 받는 등 한국의 양자정보화 연구의 위상을 높이는 계기가 되었다.

저자: D.Maxwell et al
자료유형: 학술정보