장거리 양자통신 가능 포톤에코 양자메모리 프로토콜 개발

[산업일보]
최장 수 시간까지 양자정보를 저장할 수 있는 새로운 방식의 포톤에코 양자메모리 프로토콜이 국내 연구진에 의해 개발, 지금까지 불가능하다고 여겨왔던 100km 이상의 장거리 양자통신을 가능하게 하는 새로운 기초가 마련됐다.

양자통신이란 정보를 빛의 기본입자인 광자의 양자 상태에 실어 전달하는 새로운 방식의 통신. 고전적 통신용량의 한계를 극복할 대안으로, 한 펄스에 여러 개의 정보를 중첩하여 전송하므로, 빠른 속도, 정확한 정보전달 등 기존의 통신에 비해 많은 장점이 있는 것으로 알려지고 있다.

인하대 함병승 교수가 주도한 이번 연구는 교육과학기술부(장관 이주호)와 한국연구재단(이사장 이승종)이 추진하는 리더연구자지원사업(창의적연구)의 지원으로 수행되었고, 연구결과는 미국물리학회에서 발간하는 양자광학분야의 권위 있는 학술지인 ‘PRA Rapid Communications'에 4월 1일자로 게재된다.

함 교수는 양자메모리 분야에서 지금까지 한계로 인식되던 밀리초 정도의 짧은 저장시간(스핀위상전이시간)을 수 시간까지 저장할 수 있는(스핀밀도전이시간) 새로운 포톤에코 방식을 처음으로 개발했다.

지난 2009년 광잠금 라만에코방식의 양자메모리 프로토콜을 개발하였지만(Nature Photonics 발표), 마이크로파 영역대의 에코신호를 광신호로 치환하는 번거로움과 양자소음 미해결이 문제점으로 대두됐다.

이번에 개발한 포톤에코방식은 기존의 ‘광잠금’ 방식을 차용하여 저장시간은 동일하되(최장 수 시간), ‘이중재위상화’ 방식을 적용하여 양자소음문제와 마이크로파-광신호 치환문제를 동시에 해결하였다는 점에서 의의가 있다.

함병승 교수는 “이번 양자메모리 연구는 기존의 연구방식과는 차별되는, 특히 국내 연구진 단독으로 일궈낸 의미 있는 결과로서, 우리나라가 미래형 차세대 양자정보처리와 장거리양자통신의 핵심원천기술을 선점하고 선도할 수 있는 계기를 마련했다”고 연구의의를 밝혔다.