나노기술 및 정책 정보

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과학기술진흥기구(JST) 전략적창조연구추진사업의 일환으로 요코하마국립대학(横浜国立大学) 등 공동연구팀이 다이아몬드의 탄소 동위 원소를 양자 메모리로 사용하고 양자 텔레포테이션의 원리를 응용해 광자의 양자 상태를 유지하면서 정보 유출에 의한 도청 가능성 없이 양자 메모리에 전송하는 데 세계 최초로 성공함. 연구팀은 다이아몬드 중의 질소 공공(空孔) 중심(NV중심)의 전자와 근처의 탄소 동위체 핵자를 ‘양자 얽힘’ 상태로 만들고, 광자 흡수를 통해 핵자의 전령 신호를 담고 있는 양자 텔레포테이션 전송을 실현함. 다수의 양자 메모리에 광자의 양자 상태를 개별적으로 전송 및 임시 저장할 수 있으며, 양자 중계 처리 능력을 크게 향상시킬 수 있음. 본 연구를 통해 양자 중계에 있어 양자 상태의 원거리 전송뿐만 아니라 양자 상태의 보존에도 양자 텔레포테이션 원리가 유효함을 확인함. 또한 동위체 농도 제어로 양자 메모리의 대용량화가 가능하며, 탄소 핵자는 빛에 의한 쓰기·읽기에 안정적이기 때문에 양자 중계 처리의 고속화, 고신뢰화에 효과적임. 본 성과는 양자 암호 통신을 양자 중계로 네트워크화 된 양자 인터넷을 통해 양자 컴퓨터, 양자 시뮬레이터 양자 센서 등의 양자 접속을 가능하게 하고, 초고속이면서 기밀성을 보유한 양자 계산과 정밀 양자 측정 연구를 개척할 것으로 기대됨. 본 연구 성과는 ‘Communications Physics’ 지에 게재됨