Quantum Internet
양자 통신 기술은 언젠가 안전한 양자 인터넷을 제공할 수도 있지만, 지금까지는 이러한 대규모 네트워크에서 통신을 확립하는 것이 어려웠습니다.
양자 정보를 순간이동하는 능력의 돌파구는 유망한 방법이 될 수 있습니다.
세상의 많은 사람들이 미래의 양자 통신 네트워크에 열광하는 이유는 양자 상태로 인코딩된 메시지를 듣는 것이 본질적으로 불가능하기 때문입니다.
이것은 입자의 양자 상태가 변할 수밖에 없기 때문입니다.
즉, 누군가 통신 링크를 클릭했는지 쉽게 확인할 수 있습니다.
그러나 실제로 양자 상태를 장거리 전송하기는 어렵습니다.
인공위성 양자 통신을 이용하여, 연구자들은 광자의 양자 상태와 관련된 메시지를 수백 마일의 광케이블을 통해 전송할 수 있었고, 훨씬 더 먼 거리에 걸쳐 연결을 확립할 수 있었습니다.
그러나 두 가지 통신 모드에서 신호의 손실이 불가피하다는 것은 실제 인터넷에 필요한 거리를 늘리기 어렵다는 것을 의미합니다.
한 가지 해결책은 또 다른 양자 현상인 순간 이동을 사용하는 것입니다.
이론적으로는 거리 정보를 무제한으로 한 곳에서 다른 곳으로 전송할 수 있는 스타트렉형 쇼와 비슷합니다.
그리고 이제, 처음으로, 네덜란드 연구원들은 이것이 어떻게 작동할 수 있는지에 대한 실용적인 예를 제시했습니다.
연구팀은 세 개의 양자 노드를 사용했습니다.
큐브에 양자 정보를 저장할 수 있는 앨리스, 밥, 찰리.
이 노드는 질소 유휴 흐름의 중심으로 구성된 컴퓨터의 비트에 해당하는 양자 정보를 저장할 수 있습니다.
이것은 전자를 포착하고 양자 상태를 변화시키는 데 사용될 수 있는 작은 다이아몬드 결함입니다.
그리고 나서 우리는 앨리스, 밥, 찰리를 섬유로 연결했습니다.
Nature의 논문에 의하면 이 실험의 목표는 텔레포트 연결이 설정되는 것입니다.
양자계 중 하나를 측정하면 멀리 떨어져 있어도 자동으로 상태가 바뀌는 양자계의 상태와 뗄 수 없는 양자현상과 관련이 있습니다.
프로토콜은 양자 작업을 통해 앨리스 노드의 전자와 광자의 융합으로 시작합니다.
그러면 밥에게 보내집니다.
밥은 자신과 앨리스 사이의 연결을 만들기 위해 전자와 섬유를 매듭으로 접습니다.
밥은 또한 찰리와도 관계를 맺어야 합니다.
따라서, 그는 그를 앨리스와 연결하는 그의 복잡한 상태를 다이아몬드의 탄소 원자로 구성된 다른 입방체로 옮겨야 했습니다.
본질적으로, 그것은 양자 메모리의 역할을 하며 미래의 해당 상태를 유지합니다.
그는 찰리와 마찬가지로 전자를 풀어주고 얽히게 합니다.
밥이 다른 두 개의 노드와 얽히게 되면, 그는 전자에 저장된 스왑으로 작업하여 메모리를 깨물게 되고,
결국 앨리스와 찰리 사이에 얽힘을 일으킵니다.
관련이 없는 두 개의 노드가 연결되었으므로 이 관계를 사용하여 한 노드에서 다른 노드로 정보를 전송해야 합니다.
이를 위해 찰리는 벨 상태 측정(BSM)이라는 이름으로 일합니다.
이 작업을 앨리스 정보가 들어 있는 측정 큐브라고 합니다.
이것은 즉시 정보 큐브의 양자 상태를 앨리스에게 텔레포트하지만,
프로세스는 기본적으로 암호화하기 때문에 이를 이해하기 위한 추가 단계가 필요합니다.
찰리는 기존 통신 채널을 통해 앨리스 BSM 결과를 전송합니다.
이 채널을 통해 메시지의 암호를 해독하고 메시지의 양자 상태를 표시할 수 있습니다.
이 실험은 약 18.288m 거리에서 진행되었지만, 광채널을 통한 양자정보 전송 문제를 피하기 위해
원칙적으로 어느 거리에서도 순간적인 움직임이 가능합니다.
그러나 이 설정을 사용하려면 광통신 신뢰성과 메모리 큐브 충실도를 향상시키기 위해
이전 시스템보다 상당한 업그레이드가 필요했습니다.
Nature를 비롯한 연구자들은 실제 양자 인터넷을 실현하기 전에
이 모든 요소가 크게 추가 개발되어야 한다고 생각합니다.
그럼에도 불구하고 이러한 실험들은 양자 통신 기술을 만드는데 커다란 장애물을 제거하는 데 도움을 줍니다.
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