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양자 인터넷을 향한 중요한 단계; 중국, 양자 메모리 간 데이터 전송 기록 경신

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양자 컴퓨팅의 기술 발전은 일반적인 수용을 가능하게 합니다. 그러나 이 목표를 달성하기 위해서는 실제 세계에 적용하기 위해 많은 측면 연구 영역을 탐색해야 합니다. 중국 연구원들은 이제 현재까지 기록된 가장 긴 거리인 12.5km에서 두 개의 양자 메모리(나중에 검색을 위해 양자 상태에 정보를 저장할 수 있는 장치)를 연결하는 데 성공했습니다. 이 단계는 양자 인터넷의 개념으로 귀결되었습니다. 양자 컴퓨터 간의 분산 통신을 가능하게 하는 인터넷.

지난 양자 기술 연구소(Jinan Institute of Quantum Technology)의 중국 과학 기술 대학(University of Science and Technology)과 협력한 연구원들은 얽힌 양자 메모리가 도시 환경이 그 사이에 있을 때에도 일관성을 유지할 수 있음을 보여주었습니다. 얽힘은 이미 알려져 있으며 두 개의 양자 단위(예: 큐비트 또는 양자 메모리)가 연결되는 프로세스를 나타냅니다. 모드와 내용을 따로 설명할 수 없도록.

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이론적으로 얽힘은 거리에 관계없이 유지될 수 있습니다. 문제는 전자기 또는 열 간섭과 같은 환경 교란에 대한 양자 단위의 민감도가 상태 붕괴를 비롯한 부작용을 초래하여 일관성 및 얽힘 및 결과적으로 정보의 손실을 유발할 수 있다는 것입니다.

TomsHardware에 따르면, 연구원들은 2020년에 광섬유 케이블을 통해 50km 거리에 있는 두 개의 다른 큐비트를 연결하는 데 성공한 실험을 수행했습니다. 그러나 이 실험에서 데이터 전송 방식은 환경 간섭 없이 작동하도록 확장되었으며 큐비트 환경의 제어도 용이합니다.

연구에 참여한 연구원 중 한 명인 Xiao-Hui Bao는 Phys.org에 다음과 같이 말했습니다.

2020년에 우리는 50km 광섬유 링크를 통해 두 개의 양자 메모리의 얽힘을 시연한 논문을 발표했습니다. 그 실험에서 우리가 사용한 두 메모리는 같은 실험실에 있었습니다. 따라서 그들은 완전히 독립적이지 않았습니다. 우리 연구의 다음 단계는 두 개의 메모리를 독립적으로 만드는 것이었습니다. 그들 사이에는 긴 거리가 있습니다.

현재 물리학에서는 양자 정보가 항상 광섬유 케이블과 같은 고전적인 방법을 통해 전송되어야 합니다. 그래서 연구원들은 두 개의 양자 앙상블을 만들었습니다. 여기에서 양자 메모리 A는 처음에 실험실에 있었고 에너지를 추가하기 위해 “여기(excitation)”라고 불리는 과정에서 레이저를 쳤습니다.

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추가 에너지는 즉시 광자로 방출됩니다. 양자 메모리는 자연스럽게 바닥 상태로 돌아가기 때문입니다. 또한 광자는 광자를 방출한 양자 메모리와 관련하여 본질적으로 얽혀 있습니다. 그런 다음 연구자들은 광섬유 케이블을 사용하여 주 노드에서 방출된 광자를 두 번째 노드로 전송했습니다. 12.5km 거리에 위치한 노드. 이 광자가 두 번째 노드로 들어가는 것은 연구원들이 이제 양자 상태 정보를 사용하여 새로운 양자 메모리를 얽히게 할 수 있음을 의미합니다. 마지막으로 이들 연구원들의 실험 결과, 두 개의 서로 다른 양자 메모리가 12.5km의 거리에도 불구하고 소위 얽혀 있는 것으로 나타났다.

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데이터 손실 없이 12.5km 광섬유를 통해 단일 광자를 전송하는 것은 간단한 작업이 아닙니다. 특히 방출된 광자의 낮은 에너지 수준(725nm의 근적외선)을 고려하면 더 높은 에너지로 인한 간섭에 특히 취약합니다. 낮은 에너지 준위 문제를 해결하기 위해 연구원들은 양자 주파수 변환 기술을 사용하여 광자의 파장을 1342nm로 변경하여 전체 전송 효율을 크게 향상시켰습니다.

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이 연구는 양자 인터넷의 출현에 기여합니다. 노드에서 노드로 양자 정보를 보다 효율적이고 안전하게 전송할 수 있는 곳입니다. 게다가 광자는 외부 간섭에 매우 민감하기 때문에 그 내용에 접근하려는 사람은 문제의 광자를 붕괴시킬 것입니다. 따라서 저장된 정보는 손실됩니다. 보안 양자 통신의 새로운 시대를 열 수 있는 기능입니다.

또한 중국 과학자들의 연구는 한 노드에서 다른 노드로 필요한 정보를 전송하는 동일한 양자 컴퓨터로 분산 방식을 따를 수 있는 양자 컴퓨터의 분산 작동에 대한 문을 엽니다. 전반적으로 이러한 실험의 결과는 양자 미래를 향한 매우 중요하고 필요한 단계가 될 수 있습니다.

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