코펜하겐 대학교 닐스 보어 연구소(University of Copenhagen's Niels Bohr Institute)의 연구원들은 양자 메모리를 생성하는 새로운 방법을 개발했습니다. 작은 드럼은 음파 진동에 빛과 함께 전송된 데이터를 저장한 다음 다시 필요할 때 새로운 광원을 사용하여 데이터를 전달할 수 있습니다. 결과는 양자 데이터를 위한 기계적 메모리가 놀라운 속도의 초보안 인터넷을 위한 길을 여는 전략이 될 수 있음을 보여줍니다.
이 연구는 저널에 게시 피지컬 리뷰 레터스 (Physical Review Letters).
Niels Bohr의 오래된 사무실 바로 아래에는 작은 거울, 레이저, 전선 웹과 테이프 더미로 연결된 모든 유형의 장치 집합으로 흩어져 있는 테이블이 흩어져 있는 지하실이 있습니다. 아이의 프로젝트가 너무 지나친 것 같습니다. 부모가 아이들을 치워주려고 시도했지만 헛수고였던 것 같습니다.
훈련받지 않은 눈으로는 이 테이블이 실제로 세계를 선도하는 일련의 연구 프로젝트의 본거지라는 것을 식별하기 어렵지만, 중요한 일은 뉴턴의 법칙조차 적용되지 않는 아주 작은 세계에서 일어나고 있습니다. 이곳은 닐스 보어(Niels Bohr)의 양자물리학 계승자들이 최첨단 양자 기술을 개발하고 있는 곳입니다.
이러한 프로젝트 중 하나는 육안으로 볼 수 있는 장치가 양자 상태를 달성할 수 있다는 사실로 인해 적어도 물리학자들에게는 눈에 띕니다. 양자 드럼은 가장자리를 따라 깔끔한 패턴으로 흩어져 있는 구멍이 있는 유리 같은 세라믹 소재로 만들어진 작은 막입니다.
드럼을 레이저 빛으로 두드리면 진동이 시작되고, 간섭 없이 매우 빠르게 진동하여 양자역학이 작동하게 됩니다. 이 속성은 오랫동안 수많은 양자 기술 가능성을 열어줌으로써 화제를 불러일으켰습니다.
이제 연구소의 다양한 양자 영역에 걸친 협력을 통해 드럼이 미래의 양자 컴퓨터 네트워크에서 중요한 역할을 할 수도 있음이 입증되었습니다. 현대 연금술사와 마찬가지로 연구자들은 빛 신호를 음파 진동으로 변환하여 새로운 형태의 '양자 기억'을 만들었습니다.
방금 출판된 연구 논문에서 연구원들은 광 신호(예: 이미 고속 인터넷 연결에 사용되는 광섬유 케이블 유형을 통해)로 방출되는 양자 컴퓨터의 양자 데이터가 진동으로 저장될 수 있음을 입증했습니다. 드럼을 치고 전달됩니다.
이전 실험에서는 막이 깨지기 쉬운 양자 상태로 남아 있을 수 있다는 사실이 연구자들에게 입증되었습니다. 이를 바탕으로 그들은 드럼이 양자 컴퓨터가 준비될 때 양자 상태를 잃는 "디코커링" 없이 양자 데이터를 수신하고 전송할 수 있어야 한다고 믿습니다.
“이것은 양자 컴퓨터가 우리가 기대하는 것을 실제로 수행할 수 있는 시대에 대한 훌륭한 전망을 열어줍니다. 양자 메모리는 양자 정보를 먼 거리로 전송하는 데 기본이 될 가능성이 높습니다. 따라서 우리가 개발한 것은 양자 속도와 양자 보안을 갖춘 미래 인터넷의 토대에서 중요한 부분입니다.”라고 새 연구 기사의 주요 저자인 Niels Bohr Institute의 박사후 연구원 Mads Bjerregaard Kristensen은 말합니다.
초고속, 초보안
멀리 떨어져 있는 두 양자 컴퓨터 간에 또는 양자 인터넷의 여러 양자 컴퓨터 간에 정보를 전송할 때 신호는 소음으로 인해 빠르게 사라집니다. 광섬유 케이블의 소음량은 케이블이 길어질수록 기하급수적으로 증가합니다. 결국 데이터를 더 이상 디코딩할 수 없습니다.
기존 인터넷과 기타 주요 컴퓨터 네트워크는 전송 경로를 따라 작은 스테이션에서 신호를 증폭하여 이러한 소음 문제를 해결합니다. 그러나 양자 컴퓨터가 유사한 방법을 적용하려면 먼저 데이터를 일반 컴퓨터에서 사용되는 것과 같은 일반 이진수 시스템으로 변환해야 합니다.
이건 안 돼요. 그렇게 하면 네트워크 속도가 느려지고 사이버 공격에 취약해집니다. 양자 컴퓨터 미래에 전통적인 데이터 보호가 효과적일 가능성은 매우 낮기 때문입니다.
“대신 우리는 양자 드럼이 이 작업을 맡을 수 있기를 바랍니다. 양자 컴퓨터에서 신호를 수신하고 재전송하는 데 매우 적합하기 때문에 큰 가능성을 보여주었습니다. 따라서 목표는 양자 드럼이 신호를 수신하고 재전송하는 스테이션을 통해 양자 컴퓨터 간의 연결을 확장하고 이를 통해 데이터를 양자 상태로 유지하면서 소음을 방지하는 것입니다.”라고 Kristensen은 말합니다.
"그렇게 함으로써 특정 복잡한 계산과 관련된 양자 컴퓨터의 속도와 장점은 양자 상태에 고유한 중첩 및 얽힘과 같은 속성을 활용하여 달성되므로 네트워크와 인터넷 전반에 걸쳐 확장될 것입니다."
성공하면 스테이션은 양자 보안 연결을 확장할 수도 있으며, 양자 코드는 드럼에 의해 길어질 수도 있습니다. 이러한 보안 신호는 미래의 양자 인터넷에서 양자 네트워크 주변이든 대서양 건너든 다양한 거리로 전송될 수 있습니다.
유연하고 실용적이며 획기적인 양자 RAM
데이터를 전달하는 광원이 원자 시스템을 향하고 일시적으로 원자의 전자를 이동시키는 대안에 대한 연구가 다른 곳에서 수행되고 있지만 이 방법에는 한계가 있습니다.
“원자 시스템으로 할 수 있는 일에는 한계가 있습니다. 원자나 원자가 우리 자신과 상호 작용할 수 있는 빛의 주파수를 설계할 수 없기 때문입니다. 우리의 비교적 '대형' 기계 시스템은 더 많은 유연성을 제공합니다. 우리는 새로운 발견이 게임의 규칙을 바꾸면 양자 드럼이 적응될 가능성이 높도록 수정하고 조정할 수 있습니다.”라고 연구 기사의 공동 저자인 Albert Schliesser 교수는 설명합니다.
“좋든 나쁘든, 연구자로서의 우리의 능력은 대부분 그것이 얼마나 잘 작동하는지에 대한 한계를 정의하는 것입니다.”라고 그는 지적합니다.
드럼은 여러 가지 특성을 결합한 최신이자 가장 진지한 기계식 양자 메모리입니다. 드럼은 신호 손실이 적습니다. 즉, 데이터 신호의 강도가 잘 유지됩니다. 또한 현대 인터넷의 기반이 되는 광섬유 광 케이블에 사용되는 주파수를 포함하여 모든 광 주파수를 처리할 수 있다는 엄청난 이점도 있습니다.
양자드럼은 필요할 때마다 데이터를 저장하고 읽을 수 있어 편리하기도 하다. 그리고 연구자들이 이미 달성한 기록적인 23밀리초의 기억 시간은 technology 언젠가는 양자 네트워크 시스템과 양자 컴퓨터의 하드웨어를 위한 빌딩 블록이 될 수도 있습니다.
“우리는 이 연구를 일찍 시작했습니다. 양자 컴퓨팅과 통신은 아직 초기 개발 단계에 있지만 우리가 얻은 메모리를 통해 언젠가는 양자 드럼이 일종의 양자 RAM, 즉 양자 정보를 위한 일종의 임시 작업 메모리로 사용될 것이라고 추측할 수 있습니다. . 그리고 그것은 획기적인 일이 될 것입니다.”라고 교수는 말합니다.