양자 물리학자들은 지난 XNUMX월 노벨 위원회가 노벨상을 수상했을 때 축하했습니다. 대망의 Alain Aspect, John Clauser 및 Anton Zeilinger의 선구적인 물리학상 양자 얽힘 연구. 그러나 커뮤니티는 확실히 월계관에 안주하지 않았으며 2022년에 다른 많은 흥미로운 개발이 진행됨에 따라 몇 가지 하이라이트만 선택하기가 어렵습니다. 그럼에도 불구하고 양자 감지, 양자 정보, 양자 컴퓨팅, 양자 암호화 및 근본적인 양자 과학 분야에서 우리에게 두드러진 몇 가지 결과가 있습니다.
양자 역학에서 비편재화의 원리는 양자 입자가 어떤 손으로 물결치는 의미에서 한 번에 여러 위치에 있을 수 있다고 말합니다. 한편, 얽힘의 원리는 양자 입자가 한 입자의 조건이 다른 입자의 조건을 결정할 수 있는 연결을 경험하며 심지어 먼 거리에 걸쳐 있다고 말합니다. XNUMX월에 미국 콜로라도에 있는 JILA의 물리학자들은 얽힘과 비편재화의 조합을 사용하여 이전에는 소위 양자 한계 이하의 가속도를 감지할 수 없게 만든 노이즈를 억제했습니다. 이 한계는 개별 입자의 양자 노이즈에 의해 설정되며 오랫동안 양자 센서의 정밀도에 중요한 제약 조건이었습니다. 따라서 이를 극복하는 것이 중요한 진전입니다.
네트워크의 한 노드에서 다른 노드로 양자 정보를 보내는 것은 쉽지 않습니다. 광섬유를 통해 전송되는 광자에 정보를 인코딩하면 광섬유의 손실로 인해 신호를 읽을 수 없게 될 때까지 신호의 충실도가 저하됩니다. 대신 양자 얽힘을 사용하여 정보를 직접 텔레포트하면 아쉽게도 신호를 저하시키는 다른 프로세스를 도입하게 됩니다. 네덜란드 QuTech의 물리학자로 네트워크에 세 번째 노드 추가 2021년에 했다, 작업을 더 어렵게 만듭니다. 그렇기 때문에 QuTech 연구원들이 중간 노드(Bob)를 통해 발신자(Alice)에서 수신자(Charlie)로 양자 정보를 순간이동함으로써 초기 성공을 이어간 것이 매우 인상적입니다. Alice-Bob-Charlie 전송의 충실도는 71%에 불과했지만 이는 기존 한계인 2/3보다 높으며 이를 달성하려면 연구원이 몇 가지 어려운 실험을 결합하고 최적화해야 했습니다. Dave, Edna 및 Fred 노드가 2023년에 네트워크에 합류할까요? 우리는 볼 것이다!
이 목록의 처음 두 하이라이트에서 명확하지 않은 경우 노이즈는 양자 과학에서 큰 문제입니다. 이는 센싱 및 통신과 마찬가지로 컴퓨팅에서도 마찬가지이므로 이러한 노이즈로 인한 오류를 수정하는 것이 매우 중요합니다. 물리학자가 만든 몇 가지 발전 그러나 가장 중요한 것 중 하나는 2022월에 오스트리아 인스브루크 대학과 독일 RWTH 아헨 대학의 연구원들이 전체 내결함성 양자 작업 세트를 시연했을 때였습니다. 그들의 이온 트랩 양자 컴퓨터는 XNUMX개의 물리적 큐비트를 사용하여 각 논리적 큐비트를 만들고 "플래그" 큐비트를 사용하여 시스템에 위험한 오류가 있음을 알립니다. 결정적으로 오류가 수정된 버전의 시스템이 수정되지 않은 단순한 버전보다 더 나은 성능을 보여 이 기술의 가능성을 보여주었습니다.
정보 보안은 양자 암호화의 USP이지만 정보는 체인에서 가장 약한 링크만큼만 안전합니다. QKD(양자 키 배포)에서 잠재적인 취약 링크 중 하나는 키를 보내고 받는 데 사용되는 장치로, 키 자체는 보안이 유지되더라도 기존의 해킹(누군가가 노드에 침입하여 시스템을 변조하는 것과 같은)에 취약합니다. 양자. 한 가지 대안은 DIQKD(장치 독립적 QKD)를 사용하는 것입니다. 이 QKD는 광자 쌍의 Bell 불평등 측정을 사용하여 키 생성 프로세스가 퍼지되지 않았는지 확인합니다. 1.5월에 두 개의 독립적인 연구원 그룹이 처음으로 DIQKD를 실험적으로 시연했습니다. 한 경우에는 95시간 동안 884만 개의 얽힌 Bell 쌍을 생성하고 이를 사용하여 XNUMX비트 길이의 공유 키를 생성했습니다. 실제 암호화된 네트워크에서 DIQKD를 실용적으로 사용하려면 키 생성 속도가 더 높아야 하지만 원리 증명은 놀랍습니다.
이 하이라이트 목록에 있는 다른 얽힌 입자는 모두 동일합니다: 다른 광자와 얽힌 광자, 다른 이온과 이온, 다른 원자와 원자. 그러나 양자 이론에서 이런 종류의 대칭을 요구하는 것은 없으며 새로운 종류의 "하이브리드" 양자 기술은 실제로 혼합에 의존합니다. 가 이끄는 연구원을 입력하십시오. 아르민 파이스트 독일 막스플랑크 종합과학연구소(Max Planck Institute for Multidisciplinary Sciences)는 지난 XNUMX월 링 모양의 광학 마이크로 공진기와 접선에서 링을 통과하는 고에너지 전자 빔을 사용하여 전자와 광자를 얽힐 수 있음을 보여주었다. 이 기술은 얽힌 쌍에서 한 입자를 감지하면 다른 입자가 양자 회로에서 사용할 수 있음을 나타내는 "전령"이라는 양자 프로세스에 대한 응용 프로그램이 있습니다. 이는 오늘날의 근본적인 발전이 어떻게 미래의 혁신을 주도하는지에 대한 좋은 예입니다.
양자 기이함의 잡동사니
마지막으로 기존 방식대로(우리는 해냈습니다. 두번, 따라서 그것은 전통입니다), 현장에서 이상하고 놀라운 모든 것에 고개를 끄덕이지 않고는 양자 하이라이트 목록이 완전하지 않습니다. 양자 프로세서를 사용하여 시공간의 웜홀을 통한 정보의 순간이동 시뮬레이션; 이탈리아와 프랑스의 한 그룹이 구분할 수 없는 광자의 구분 불가능; 고전 인과 관계의 양자 위반을 사용한 국제 팀 원인과 결과의 본질을 더 잘 이해; 영국 에딘버러 대학의 대담한 한 쌍의 물리학자들은 양자 신호가 다음을 위한 좋은 방법이 될 것임을 보여주었습니다. 접촉을 확립하기 위해 기술적으로 진보된 외계인 성간 거리를 가로질러. 퀀텀을 이상하게 유지해 주셔서 감사합니다!
