양자 정보 저장 : 하드 X-선 범위에서의 획기적 진전

Seoul텍사스 A&M 대학교와 헬름홀츠 연구소 예나를 포함한 여러 기관의 연구자들이 X-선 펄스를 단일 광자 수준에서 저장하고 방출하는 새로운 방법을 발견했습니다. 이 발견은 Science Advances에 발표되었으며, X-선 광자를 이용한 양자 네트워킹 및 컴퓨팅 분야에서 큰 발전을 이끌어낼 수 있을 것으로 기대됩니다.

양자 메모리는 주로 광학 광자와 원자 집합을 사용합니다. 그러나 Dr. Olga Kocharovskaya와 그녀의 팀은 원자 대신 핵 집합을 사용하면 메모리 지속 시간이 더 길어질 수 있다는 것을 발견했습니다. 이 방법은 심지어 실온의 고체 재료에서도 잘 작동합니다. 더 긴 메모리 시간은 핵의 크기가 작아 외부 필드에 덜 영향을 받는 핵 전이 때문입니다.

팀의 새로운 절차는 다음과 같습니다:

• 핵 흡수체를 이동시켜 흡수 스펙트럼에서 주파수 빗을 형성합니다.
• 짧은 펄스를 이 빗의 스펙트럼과 일치시켜 핵 타겟에 의해 흡수되도록 합니다.
• 펄스가 역 도플러 효과로 인한 지연과 함께 재방출됩니다.

이 개념은 운동으로 인한 주파수 변화를 이용하여 서로 다른 주파수 부분이 정렬될 수 있도록 합니다. 이를 위해 하나의 고정된 흡수기와 여섯 개의 이동식 흡수기를 사용하여 7개의 주파수 패턴을 생성했습니다.

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이 방법은 강력하고 오래 지속되는 양자 메모리를 만들 수 있습니다. 핵의 일관성을 활용하면 수명이 긴 핵 이성질체를 보다 효율적으로 사용할 수 있어 저장 시간을 연장할 수 있습니다. 또한, 이 프로토콜은 단일 광자 수준에서도 정보를 손상 없이 유지할 수 있어 X선 범위에서 신뢰할 수 있는 양자 메모리 시스템임을 보여줍니다.

가능성은 큽니다. 양자 기술을 단파장으로 확장하는 것은 유망한데, 이는 많은 고주파 주기를 통해 변동을 평균내어 잡음을 줄이기 때문입니다. 이러한 방식은 보다 정확하고 신뢰할 수 있는 양자 정보 처리 시스템으로 이어질 수 있습니다.

팀의 다음 단계는 필요한 순간에 저장된 광자 파형 패킷을 방출할 수 있는 능력을 갖추는 것과 다양한 고에너지 X선 광자들 간에 연결을 만드는 것입니다. 이러한 연결은 얽힘이라고 불리며, 양자 컴퓨팅에서 정보를 처리하는 데 중요한 역할을 합니다. 이 연구는 향후 양자 컴퓨터와 네트워크의 발전에 큰 영향을 미칠 수 있습니다.

그 팀의 연구 성과는 X-선 에너지를 사용하는 양자 광학 분야에서 새로운 가능성을 열어주었습니다. 그들이 개발한 유연하고 신뢰할 수 있는 시스템은 X-선 광자의 특별한 특성을 활용하여, 양자 기술을 발전시키고 이 분야에서 중요한 진전을 이루는 데 기여할 수 있습니다.