우리 연구진이 양자정보 기술 분야 핵심인 '양자얽힘'과 관련, 전혀 새로운 발견을 이뤄냈다. 학문적으로도 큰 성과지만 이후 산업적 응용도 기대된다.
한국과학기술원(KAIST·총장 이광형)은 라영식 물리학과 교수팀이 양자측정으로 직접 양자얽힘 검증을 진행하고, 이 과정에서 손상된 양자얽힘을 원래대로 되돌리는 기술 개발에 성공했다고 10일 밝혔다.
양자얽힘은 동떨어진 두 입자 중 한 쪽 상태가 결정되는 순간, 다른 쪽 상태도 결정되는 양자 물리 고유 특성이다. 관측하는 순간 값이 결정되는 것이다.
이런 특성 탓에 양자얽힘 정도를 관리하는 것이 불가능했다. 측정 자체가 양자얽힘을 파괴하기에 양자얽힘 상태가 좋은지, 혹은 좋지 않은지를 사전에 알고 사용할 수 없다.
연구팀은 이런 문제를 해결하고자 양자얽힘을 완전히 파괴하지 않는 '약한 양자측정'을 도입했다.
이는 측정시 양자상태에 가해지는 변화를 줄이면서, 필요한 정보를 얻어내는 양자측정 기술이다. 연구지들은 양자검증에 필요한 최소 정보량을 얻을 수 있는 최소 양자측정 세기를 찾았다.
또 '되돌림 측정'으로 검증 이전 상태로 되돌릴 수 있게 했다. 이는 양자측정의 역과정이다. 이전 상태로 되돌리는데 실패하는 경우도 있지만, 성공 시 재차 양자기술에 활용할 수 있게 한다.
이들은 기존에 없었던 새로운 개념이자 시도다. 학문적으로 의미가 크다.
연구진은 이 기술이 산업적으로도 응용 가능성이 있다고 설명했다. 개발 기술로 양자얽힘 상태를 관리한다면 양자 암호 키 분배, 양자 원격 전송 등 분야에도 도움이 될 수 있다.
라영식 교수는 “이번 연구로 검증한 양자상태를 다양한 양자 기술 분야에 적용할 수 있을 것”이라고 밝혔다.
한편 KAIST 물리학과의 김현진 석박사통합과정이 제1저자로 참여하고 정지혁, 이경준 석박사통합과정 학생이 공동저자로 참여한 이번 연구 논문은 '사이언스 어드밴시스' 10월 온라인판에 실렸다.
김영준 기자 kyj85@etnews.com
