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[Prof. Uwe R. Fischer] 당신의 양자 정보를 지켜 드립니다: 국내 연구진, 양자 컴퓨터 가능성을 열다. (PRL 논문게재)
Ultrafast Quantum Random Access Memory Utilizing Single Rydberg Atoms in a Bose-Einstein Condensate
□ 국내 연구진이 SQUID (superconducting quantum interference device)와 BEC (Bose-Einstein condensate)의 단일 뤼드베리 원자 (Rydberg atom)를 결합한 양자 복합 시스템으로 양자 컴퓨터의 기본 요소인 qRAM (quantum random access memory)의 처리속도와 정보 저장기간을 동시에 늘릴 수 있는 방법을 제시했다.

○ 양자 컴퓨터는 기존의 컴퓨터에 비해 월등히 높은 계산 성능을 줄 것으로 기대되고 있으나, 양자 컴퓨터에서 기존 컴퓨터의 비트(bit)와 같은 역할을 하는 큐빗(qubit)의 안정성과 유지 시간, 처리 속도 등을 해결하는 것이 난제로 여겨져 왔다.

○ qRAM은 컴퓨터의 RAM과 같은 역할로써, 기존의 qRAM에는 주로 대량 생산이 쉬운 고체 상태가 유력한 후보로 간주되고 있다. 예를 들어, 다이아몬드 구조 안의 nitrogen vacancy 등의 방법을 사용해 소자 안의 원자 개수 N의 제곱근인 배의 효율을 내는 것으로 측정되었는데 이는 소자 안에 100배의 원자를 더 넣으면 10배의 처리속도를 낸다는 의미이다.

○ SQUID-BEC 결합은 고체 상태의 초전도체로 이루어진 SQUID와 극저온 원자 기체의 대표적 예인 BEC를 결합해 다량생산이 가능한 고체 상태 물질들의 장점과 양자 현상을 불순물 등의 간섭 없이 제어 가능한 BEC의 장점을 결합할 것으로 기대되고 있다.

○ 본 연구에서는 고체 상태인 초전도체로 만든 SQUID의 양자 정보를 BEC의 Rydberg atom을 이용해 저장하는 방법을 제안하였다. 또 이를 통해 양자정보의 저장시간도 길어지면서 정보 전송 속도가 원자 개수 N에 비례하는 효율을 내는 방법을 이론적으로 확립하여 제시하였다. 따라서 100배의 원자 개수로 100배의 처리 속도를 낼 수 있다.
□ 서울대 물리천문학부 Uwe R. Fischer 연구팀의 이번 연구결과는 물리학계의 권위지 ‘Physical Review Letters’ 온라인판을 통해 12월 12일에 발표되었다.
(논문명: Ultrafast quantum random access memory utilizing single Rydberg atoms in a Bose-Einstein condensate)

□ Fischer 교수는 “이번 우리 그룹의 이론적 제안은 연관된 실험을 하는 실험물리학자들로부터 많은 관심을 모으고 있다. 그리고 우리가 제안한 방식이 향후 양자 컴퓨터와 관련된 연관분야에 흥미로운 발전의 계기가 될 것이라 생각한다.”고 하였다.