양자 얽힘은 자연에서 가장 근본적이고 흥미로운 현상 중 하나입니다. 얽힘에 대한 최근 연구는 양자 통신 및 정보 처리를 위한 귀중한 자원임이 입증되었습니다. 이제 일본의 과학자들은 실리콘 표면에서 두 양성자의 안정적인 양자 얽힘 상태를 발견하여 고전 컴퓨팅 플랫폼과 양자 컴퓨팅 플랫폼의 유기적 결합을 열고 잠재적으로 양자 컴퓨팅의 미래를 강화할 수 있습니다. technology.
양자역학에서 가장 흥미로운 현상 중 하나는 '양자 얽힘'입니다. 이 현상은 특정 입자가 어떻게 뗄래야 뗄 수 없게 연결되어 있는지를 설명합니다. 즉, 입자의 상태는 서로를 참조해서만 설명할 수 있습니다. 이러한 입자 상호 작용은 양자 컴퓨팅의 기초도 형성합니다. 이것이 바로 최근 몇 년 동안 물리학자들이 얽힘을 생성하는 기술을 모색해 온 이유입니다. 그러나 이러한 기술은 많은 수의 "큐비트"(양자 정보의 기본 단위인 양자 비트) 생성의 한계, 극도로 낮은 온도(<1K)를 유지해야 하는 필요성, 초순수 재료. 표면이나 인터페이스는 양자 얽힘 형성에 중요합니다. 불행하게도 표면에 제한된 전자는 두 개의 서로 다른 상태 사이에 정의된 위상 관계가 없는 상태인 "결맞음" 현상이 발생하기 쉽습니다. 따라서 안정적이고 응집성 있는 큐비트를 얻으려면 표면 원자(또는 동등하게 양성자)의 스핀 상태를 결정해야 합니다.
최근 일본 나고야시립대 마쓰모토 다카히로 교수, 중앙대 스기모토 히데히코 교수, 일본 원자력청 오하라 다카시 박사, 고에너지가속기연구기구 이케다 스스무 박사 등 일본 과학자팀이 안정적인 큐비트의 필요성을 인식했습니다. 표면 스핀 상태를 관찰함으로써 과학자들은 실리콘 나노결정 표면에서 얽힌 양성자 쌍을 발견했습니다.
수석 과학자인 마츠모토 교수는 이번 연구의 의의를 다음과 같이 설명합니다. “양성자 얽힘은 이전에 분자 수소에서 관찰되었으며 다양한 과학 분야에서 중요한 역할을 합니다. 그러나 얽힌 상태는 기체 또는 액체상에서만 발견되었습니다. 이제 우리는 미래 양자 기술의 토대를 마련할 수 있는 고체 표면에서 양자 얽힘을 감지했습니다.” 그들의 선구적인 연구는 최근 호에 게재되었습니다. 물리적 검토 B.
과학자들은 표면 진동의 특성을 확인하기 위해 "비탄성 중성자 산란 분광학"으로 알려진 기술을 사용하여 스핀 상태를 연구했습니다. 이러한 표면 원자를 "고조파 진동자"로 모델링함으로써 그들은 양성자의 반대칭을 보여주었습니다. 양성자가 동일(또는 구별 불가능)했기 때문에 발진기 모델은 가능한 스핀 상태를 제한하여 강한 얽힘을 초래했습니다. 분자 수소의 양성자 얽힘과 비교하여 얽힘은 상태 간에 엄청난 에너지 차이를 가져 수명과 안정성을 보장합니다. 또한 과학자들은 양성자 얽힘을 사용하여 테라헤르츠 얽힌 광자 쌍의 계단식 전이를 이론적으로 입증했습니다.
양성자 큐비트와 현대 실리콘 기술의 융합으로 인해 기존 및 양자 컴퓨팅 플랫폼이 유기적으로 통합되어 훨씬 더 많은 수의 큐비트(106) 현재 사용 가능한 것(10개)보다2) 및 새로운 슈퍼컴퓨팅 애플리케이션을 위한 초고속 처리가 가능합니다. “양자 컴퓨터는 정수 인수분해, '여행하는 외판원 문제' 등 전통적인 슈퍼컴퓨터로는 사실상 풀 수 없는 복잡한 문제를 처리할 수 있습니다. 이것은 경기- 데이터 저장, 처리 및 전송과 관련된 양자 컴퓨팅의 변화를 가져오며 잠재적으로 제약, 데이터 보안 및 기타 여러 분야의 패러다임 전환을 가져올 수도 있습니다.” 마츠모토 교수는 낙관적인 결론을 내렸습니다.
우리는 양자 컴퓨팅의 기술 혁명을 목격하기 직전에 있을 수 있습니다!
ELE 타임즈
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