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KAIST, 양자정보 그대로 '원자 던지고 받는 기술' 개발

등록 2023.03.27 13:14:25수정 2023.03.27 13:47:56

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안재욱 교수팀, 레이저 빔 이용 원자 이동·배치기술 확보

원자 위치 변경할 수 있는 동적 양자컴퓨팅에 활용 가능

[대전=뉴시스] 광 집게를 이용해 원자 하나를 던지고 받는 기술 모식도. 왼쪽의 광 집게가 원자를 가속해 던지면 오른쪽 광 집게가 받아 정지시킨다.(사진=KAIST 제공) *재판매 및 DB 금지

[대전=뉴시스] 광 집게를 이용해 원자 하나를 던지고 받는 기술 모식도. 왼쪽의 광 집게가 원자를 가속해 던지면 오른쪽 광 집게가 받아 정지시킨다.(사진=KAIST 제공) *재판매 및 DB 금지

[대전=뉴시스] 김양수 기자 = 원자의 양자정보 변화없이 양자컴퓨터의 기본 구성요소인 원자를 이동해 배치할 수 있는 기술이 개발됐다.

KAIST는 물리학과 안재욱 교수팀이 레이저 빔을 이용해 루비듐 원자를 하나씩 던지고 받는 기술을 개발했다고 27일 밝혔다.

기존 레이저 빔을 이용한 원자 운반방식에선 운반 도중 원자의 양자정보가 변화될 가능성이 컸다.

연구팀은 차가운 루비듐 원자가 광 집게의 초점을 따라 빛이 가하는 전자기력에 매우 민감하게 움직인다는 특성을 이용, 광 집게와 원자와 접촉 시간을 최소화해 양자정보가 변하지 않고 원자를 이동 및 배치하는 방법을 개발했다.

연구팀은 광 집게의 레이저를 가속해서 원자를 목표지점으로 보낸 뒤 다른 광 집게로 날아오는 원자를 잡아 멈추게 했다. 원자의 비행 속도는 65㎝/s고 이동 거리는 최대 4.2마이크로미터다.
 
기존의 광 집게로 원자를 잡아 이동하는 기술과 달리 원자를 던지고 받는 기술은 원자 이동을 위한 광 집게 이동경로 계산이 필요 없고 원자 배열에서 생기는 결함을 쉽게 고칠 수 있다.

이에 따라 많은 개수의 원자 배열을 생성하고 유지하는 데 효과적이며 양자 정보를 지닌 원자(flying atom qubit)를 추가로 던지고 받을 때 양자 배열의 구조변화에 대한 다양한 양자컴퓨팅 방법을 연구할 수 있다.

물리학과 황한섭·변우정 박사과정과 일본 국가자연과학연구소 실바앙 드 레젤러크 연구원이 참여한 이번 연구는 국제 학술지 '옵티카(Optica)' 3월 10권 3호에 출판됐다.(논문명:Optical tweezers throw and catch single atoms).

안재욱 교수는 "리드버그 양자 컴퓨터에서 원자는 양자정보를 저장하고 전자기력을 통해 인접한 원자들과 상호작용해 양자컴퓨팅을 수행할 수 있도록 배치된다"며 "이 기술은 더 크고 강력한 리드버그 양자 컴퓨터를 개발하는 데 사용될 것"이라고 말했다.


◎공감언론 뉴시스 [email protected]

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