EU 지원 QIA(양자인터넷연합) 및 QNETWORK 프로젝트의 지원을 받는 연구원들은 서로 직접 연결되지 않은 두 노드 간에 양자 정보를 순간 이동시킬 수 있는 방법을 보여주었다. ‘네이처’저널에 실린 이들의 연구는 더 빠르고 안전한 통신을 통해 양자 인터넷에 한 걸음 더 다가가게 한다.
양자 컴퓨터는 현재 컴퓨터 네트워크와 마찬가지로 양자비트 또는 큐비트 정보를 전송하기 위해 연결되어야 한다. 그러나 이 정보를 한 위치 또는 노드에서 다른 위치로 보내는 것은 문제가 될 수 있다. 일반 광섬유를 사용하는 경우 광섬유 내의 광자가 손실되면 정보가 손실된다. 이러한 문제는 멀리 떨어져 있는 두 노드를 연결하여 노드 간 정보를 순간 이동할 수 있게 해주는 ‘양자 얽
힘 현상’을 이용하여 극복할 수 있다.
큐비트를 한 노드에서 다른 노드로 순간이동 하려면 벨 상태 측정(BSM)을 수행하여 발신자의 큐비트를 변경해야 한다. 이로 인해 큐비트의 양자 상태가 발신자 노드에서 사라지고 수신자 노드에 암호화된 형태로 다시 나타난다. 마지막으로 BSM 결과는 다른 채널(예: 광섬유)을 통해 수신기로 전송되어 양자 상태(순간 이동된 정보)를 해독할 수 있도록 수행해야 하는 작업을 설명한다.
이것은 이전에 ‘앨리스’와 ‘밥’이라는 두 개의 인접한 노드에서 수행되었다. 이제 연구원들은 ‘밥’을 통해 두 노드 사이에 얽힘을 만들어 ‘앨리스’와 세 번째 노드인 ‘찰리’ 사이의 큐비트 순간이동을 시연할 수 있었다.
순간이동 실험을 위해 연구팀은 2021년 네덜란드 연구소 QuTech에서 만든 3 노드 양자 네트워크를 사용하였다. 이들은 원치 않는 두 번째 광자로 인한 잘못된 신호 문제를 해결하고, 스펙트럼 확산 문제를 해결했으며, 메모리 큐비트 보호 및 큐비트 판독 절차를 개선하는 등, 시험에 앞서 보다 정확한 순간이동을 달성하기 위한 몇 가지 업그레이드를 수행하였다. 이러한 개선을 통해 연구팀은 인접하지 않은 노드 간에 큐비트를 순간 이동할 수 있었다.
팀은 먼저 ‘밥’ 큐비트를 통해 ‘앨리스’와 ‘찰리’의 큐비트를 얽힌 상태로 만들었으며, 그 후에 BSM을 ‘찰리’에 적용하여 양자 상태가 ‘앨리스’로 순간이동 하도록 하였다. 연구팀은 BSM 결과를 ‘앨리스’에게 보내고 약 71%의 정확도로 암호화된 정보를 검색할 수 있었다.
‘Physics World’에 게시된 뉴스 기사에 따르면 연구 저자인 TU Delft의 Ronald Hanson 교수는 다음 단계로 메모리 큐비트 수를 늘리고 실제 네트워크에서 기술을 테스트하는 것이라고 밝혔다.
Quantum Internet Alliance(QIA)
- 기간 : 2018.10.01.~2022.03.31
- 예산 : 1,043만 유로 (EU 지원 약 1천만 유로)
- 총괄 : Technische Universiteit Delft (네덜란드)
양자 인터넷의 미래를 준비하기 위해 EU가 지원하는 QIA 프로젝트는 많은 유럽의 선도적인 양자 연구기관을 한데 모은 연합으로, 오늘날 우리가 가지고 있는 인터넷과 병렬로 작동하는 범유럽 얽힘 기반 양자 인터넷을 위한고유한 솔루션을 제공하는 것을 목표로 함
SOURCE: European Commission
