막스 플랑크 연구소(Max Planck Institute)의 물리학자들은 광자의 양자 얽힘을 제어하는 새로운 효율적인 방법을 개발했으며 기록적인 수의 광자를 얽힘으로써 이를 입증했습니다. 이 방법은 양자 컴퓨터의 돌파구가 될 수 있습니다.
양자 얽힘은 불가능해 보이는 현상입니다. 본질적으로 입자는 너무 얽혀서 더 이상 개별적으로 설명할 수 없을 수 있으며, 한 입자의 특정 속성이 변경되면 아무리 멀리 떨어져 있더라도 얽힌 파트너가 즉시 변경됩니다.
이것이 의미하는 바는 아인슈타인 자신까지도 경악하게 했으며, 아인슈타인은 그것을 멀리서 보면 무시무시한 행동으로 유명하게 묘사했습니다.
역설적으로 들리겠지만 양자 얽힘은 수십 년 동안 실험적으로 입증되었습니다. 이 현상은 얽힌 입자를 정보를 저장하고 처리하는 양자 비트(큐비트)로 사용할 수 있는 양자 컴퓨터와 같은 새로운 상용 기술의 기초가 되기도 합니다.
더 잘 작동하려면 큰 입자 그룹을 만들고 함께 엉켜야 하지만 이렇게 하기가 어렵습니다. 따라서 막스 플랑크 연구소의 물리학자들은 새로운 연구를 위해 보다 강력한 양자 얽힘 방법을 연구하고 이를 사용하여 지금까지 얽힌 가장 큰 광자 그룹인 14개의 광자를 성공적으로 얽히게 했습니다.
팀은 특정 방식으로 전자기파를 반사하는 광학 공진기에 둘러싸인 단일 루비듐 원자로 시작했습니다.
원자는 특정 주파수의 레이저 빔에 부딪혀 원자가 주어진 속성을 얻도록 준비합니다.
그런 다음 또 다른 제어 펄스가 원자로 보내져 원자가 원자와 얽힌 광자를 방출합니다.
이 과정은 전체 광자 사슬이 형성될 때까지 각 광자의 방출 사이에서 원자의 회전과 함께 반복되며 모두 서로 얽혀 있습니다.
이러한 프로세스는 시간의 43% 이상 또는 2개의 레이저 펄스마다 거의 1개의 광자를 생성하는 기존 방법보다 훨씬 더 효율적입니다.
잠시 동안 양자 기술을 따라왔다면 14개의 얽힌 입자가 별 것 아닌 것처럼 들릴 수 있습니다. 과학자들은 이전 실험에서 문자 그대로 수조 개의 원자를 가스에 얽히게 했습니다.
그러나 그들은 양자 통신이나 컴퓨터에 유사한 시스템을 사용할 수 없습니다. 광자는 일상 기술에서 훨씬 쉽게 생산하고 사용할 수 있으며 이 새로운 기술의 효과는 비교적 쉽게 확장할 수 있습니다.
이 목표를 염두에 두고 과학자들은 다음 단계가 적어도 두 개의 원자를 광자 소스로 실험하는 것이라고 말합니다.
이번 연구는 네이처 저널에 게재됐다.
2022-08-30 09:03:08
작가: Vitalii Babkin