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양자컴퓨터 이제 곧 만날 수 있나? 목록

조회 : 992 | 2013-05-22

차세대 컴퓨터로 주목받는 양자 컴퓨터는 0과 1이라는 이진법을 이용해 연산하는 기존의 디지털 컴퓨터와 달리 양자의 중첩 현상을 이용해 데이터 0과 1의 값을 동시에 지니는 특징을 갖고 있다. 전자 컴퓨터가 수십 억 년이 걸려도 풀지 못하는 연산을 단 20분 만에 할 수 있다.

 

  양자 컴퓨터를 구현하기 위해서는 정보를 양자에 담거나 전달할 때 손실이 없어야 하는데, 정보 전달 과정에서 양자 특성이 파괴되거나 신호가 약해지는 문제가 있다.

 

  서울대 물리천문학부 정현석 교수와 마사히데 사사키 일본국립정보통신기술연구소(NICT) 박사 국제공동연구팀은 양자상태의 빛을 증폭시켜 손실 없이 전달하는 실험에 성공했다고 12일 밝혔다. 

 

  미시세계에서 양자는 하나의 입자가 두 장소에 동시에 존재하는 등 일명 '중첩 상태'라는 현상이 발생하는데, 고전물리학으로는 설명이 불가능하다. 양자상태의 빛에 정보를 보낼 경우 두 장소에 동시에 정보가 존재할 수 있어 복잡한 연산을 순식간에 해낼 수 있다.

 

  양자상태의 빛 신호를 전달하는 거리는 100km 정도까지 가능했지만 양자상태가 손상돼 신뢰도가 낮은 게 흠이었다. 또 양자 신호 빛의 세기가 강할수록 정보 손실이 더 크기 때문에 실용화의 한계로 지적됐다.

 

  연구진은 양자상태의 빛을 증폭시켜 손실 없이 공간이동시키는 데 성공했다. 중첩돼 얽혀 있는 두 양자 상태의 빛을 한 쪽은 세기가 강하고 다른 한 쪽은 약하게 조작한 후 세기가 강한 빛을 신호 증폭에 이용하고 약한 빛을 장거리 전송채널로 사용하는 방법을 고안해 신호 증폭과 장거리 전달을 동시에 구현했다.

 

  중첩 상태의 빛을 적절한 비율로 나눠주는 빗살 가르개를 이용해 얽혀 있는 양자상태의 빛을 만들었다.


  정현석 교수는 “별개의 방법으로 여겨졌던 양자 신호증폭과 양자 공간이동이 동시에 가능하게 됨에 따라 안정적인 장거리 양자 통신과 빛을 이용한 양자컴퓨터 구현이 앞당겨질 것”이라고 밝혔다.

 

  이번 연구 결과는 네이처 포토닉스 12일자 온라인판에 게재됐다.

 

 

김민수 기자 minsa@donga.com

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