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일본 오사카 대학(Osaka University), 동경 대학(The University of Tokyo), 독일 보훔 루르대학(Ruhr-UniversitAt Bochum)의 연구진은 레이저 빔의 원형 편광으로 인코딩된 정보가 양자점 속의 전자의 스핀 상태로 어떻게 변환되는지를 보여주었다. 이 연구결과는 빠르고 안전하게 양자 정보를 전송할 수 있는 “양자 인터넷” 구현을 향한 중요한 단계가 될 수 있을 것이다. 양자 컴퓨터는 기존과 근본적으로 다른 방식으로 작동하고 현재 시스템보다 훨씬 뛰어난 성능을 가진다. 전자스핀으로 저장되고 레이저 광자에 의해 전송되는 양자 정보는 여러 상태를 동시에 중첩할 수 있기 때문에 더 많은 정보를 빠르게 전송할 수 있다. 둘 또는 그 이상의 객체가 서로 얽힌 상태가 되기 때문에 한 개의 객체 상태를 다른 객체 상태 없이 완벽하게 설명할 수 없다. 얽힌 상태를 사용하면 해킹을 당하는 일 없이 정보를 안전하게 전달할 수 있다. 이번 연구진은 레이저 광을 이용해서 갇혀 있는 단일 전자의 스핀 상태를 바꾸어 양자점에 양자 정보를 보내는데 성공했다. 중요한 점은 레이저 광을 적용한 후에 전자 상태를 판독할 수 있어야 한다는 것이다. 이러한 판독 방법은 파울리의 배타 원리(Pauli exclusion principle)를 사용했다. 파울리의 배타 원리는 2 개의 전자가 정확히 같은 상태를 점유하지 못한다는 원리이다. 매우 작은 양자점의 경우에, 전자가 올바른 스핀을 가지고 있다면 파울리의 스핀 봉쇄(Pauli spin blockade)를 통과할 수 있을 정도의 공간만을 가진다. 양자 정보 전달은 암호화 목적으로 이미 사용되고 있다. 중첩 상태 또는 얽힌 상태의 전송은 완전히 안전한 양자 키 분배를 가능하게 한다. 이것은 신호를 가로채려는 시도가 발생하면 자동으로 중첩을 파괴해서 해킹을 할 수 없게 한다. |
