Time-Bin 암호화 포톤 초고속 측정

전문가 제언

○ 얽힘 상태(entangled state)를 생성하기 위해서는 과거에는 주로 원자의 다단계 천이(atomic cascade)를 이용했지만 최근에는 매개하향변환(SPDC: Spontaneous Parametric Down Conversion)과정에서 발생하는 포톤쌍을 이용해서 얽힘 상태를 만든다. SPDC 변환은 높은 진동수의 레이저광이 비선형매질에 입사할 때 펌프광의 포톤 일부가 한 쌍의 포톤들로 자발적으로 변환되는 과정을 말한다.

 

○ SPDC 변환과정에서 발생한 두 포톤은 signal 포톤과 idler 포톤라고 부른다. 그런데 포톤이 짧은 경로를 통해 진행되고 긴 경로를 통해서 진행될 때 지연시간이 이라면 두 포톤은 지연시간 로 time-bin 얽힘 양자상태가 된다. 이는 SPDC과정에서 발생하는 포톤쌍이 발생하는 방식과 광학계의 구성방식에 따라 구현되는 다양한 형태의 양자 얽힘의 한 모드로 time-bin 얽힘 상태가 된다.

 

○ 이 리뷰는 양자 얽힘된 포톤과 레이저 펄스의 비선형 상호작용 기법을 이용하여 피코초 스케일로 time-bin 암호화 포톤의 측정결과를 보고한 논문이다. 또한 time-bin 큐빗의 완전한 단층이미지를 제시하였으며 연산 충실도는 6 의 표준편차로 CHSHB 부등식을 범하는 신뢰도를 보였다. 최초의 편광상태가 Bell 상태 를 갖게 되는 충실도는 94.01%이었으며 이의 출력상태 의 충실도는 89.4%이었다. 이는 충분히 CHSH-Bell 부등식을 범하는 결과로서 편광양자 얽힘 되었음을 실험적으로 확인하였다.

 

○ 국내에서 양자암호통신 연구는 ETRI, KAIST, 서울대, 포항공대, 고등과학원 등을 중심으로 주로 수행되고 있다. 미래창조과학부는 금년 초 “15대 미래서비스 전략”을 발표했는데 사이버 공격에 대비하는 “양자암호통신”을 전략과제로 선정하고 양자암호화 통신시스템 구축을 서두르고 있다. 선발국가와 연구격차가 5년 정도로 평가되는 상황이지만, 빠른 시일 안에 국가차원의 “양자암호통신 연구” 로드맵이 수립될 수 있기를 고대한다.

 

저자

John M. Donohue, Megan Agnew, Jonathan Lavoie, and Kevin J. Resch

자료유형

학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

기초과학

연도

2013

권(호)

111(15)

잡지명

Physical Review Letters

과학기술
표준분류

기초과학

페이지

1536021~1536025

분석자

윤*중

분석물

• Time-Bin 암호화 포톤 초고속 측정.pdf [325,852 byte]

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