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독립된 광자쌍 사이의 고효율 양자간섭 측정 가능해져

양자통신을 향한 중요한 한 걸음 내딛어

독립된 광자쌍 사이의 고효율 양자간섭 측정 가능해져
원자 증기 셀에서 생성되는 고품질의 연속 동작 양자광원


[산업일보]
한국연구재단(이사장 조무제)은 문한섭 교수(부산대학교) 연구팀이 “원자 증기 매질을 이용해 생성된 두 독립된 광자쌍 사이의 HOM 양자간섭을 실험적으로 측정해냈다”고 밝혔다.

차세대 통신 기술로 주목받는 양자통신에서는 큐비트라는 양자상태를 이용하는데, 이 큐비트는 복제할 수도 없고 양자상태의 측정을 통해서 신호를 다시 보내는 것이 불가능하다. 이러한 특성으로 인해 해킹으로부터 가장 안전한 통신 방법으로 기대가 높아지고 있다.

오늘날 광통신은 신호를 증폭·복원하는 장치를 활용해 장거리 신호 전달이 가능하게 하는 반면, 양자통신은 복제가 불가능하기 때문에 고전적인 광신호 복제 방법을 사용할 수 없다. 양자 리피터를 개발해 장거리 양자통신을 가능하게 하기 위해서는 광자 사이의 양자간섭 현상을 측정하는 기술이 핵심적이다.

연구팀은 매우 간단한 원자 매질을 이용해 고효율 양자광원이 연속적으로 발진하는 기술을 개발하고 이를 통해 독립적인 두 양자광원 사이에 HOM 양자간섭을 선명하게 측정해냈다.

기존 연구에서는 펄스형태의 양자광원 또는 냉각된 원자에서 생성된 양자광원을 사용해, 독립적인 양자광원들 사이에 시각 동기가 필요하고 양자광원 구현이 비효율적이고 시스템이 복잡하며, 양자간섭 신호 측정에 몇 시간 이상 소요됐다.

반면, 이번에 개발된 기술로는 시각동기 없이 단 15분의 측정만으로도 독립적인 양자광원들 사이의 양자간섭을 관측할 수 있어 획기적인 기술적 발전을 이뤘다.

문한섭 교수는 “이 연구는 순수 국내 기술로 원자 매질을 이용한 고효율 양자광원을 개발하고 독립적으로 동작하는 두 양자광원 사이에 고효율 양자간섭을 확인한 것”이라며, “높은 광자 생성율을 가진 우수한 양자광원의 개발과 이를 이용한 양자간섭 측정의 성공은 장거리 양자통신 구현을 위한 핵심적인 기술 구현에 있어서 중요한 진보”라고 연구의 의의를 설명했다.
김진성 기자 weekendk@kidd.co.kr

안녕하세요~산업1부 김진성 기자입니다. 스마트공장을 포함한 우리나라 제조업 혁신 3.0을 관심깊게 살펴보고 있으며, 그 외 각종 기계분야와 전시회 산업 등에도 한 번씩 곁눈질하고 있습니다.

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