연구진, 양자 수준에서 원자핵 '흔들림' 제어 성공: 양자 정보 저장 개선

Seoul네덜란드 델프트 공과대학의 연구원들이 원자 핵 내의 움직임을 성공적으로 제어하여 양자 정보 저장에 진전을 이루었습니다. 그들은 티타늄-47 (Ti-47) 원자에 주목했는데, 이는 티타늄-48에 비해 중성자가 하나 적어서 약간의 자기성을 띠는 핵을 가지고 있습니다. 이 자기성, 즉 '스핀'은 양자 정보를 저장하는 데 중요한 역할을 할 수 있습니다.

핵은 일반적으로 주변 환경으로부터 격리되어 있으며 전자의 위치와 멀리 떨어져 있습니다. 그러나 '초미세 상호작용'이라는 과정을 통해 전자의 스핀이 핵의 스핀에 영향을 줄 수 있습니다. 이 과정은 매우 작고 정밀한 자기장이 필요합니다.

연구는 다음과 같은 중요한 내용을 강조하고 있습니다:

연구자들은 전압 펄스를 사용하여 전자 스핀을 방해했습니다. 이로 인해 원자핵과 전자가 함께 마이크로초의 짧은 시간 동안 회전했습니다. 이 상호작용은 주사 터널링 현미경을 통해 면밀히 관찰되었습니다. 계산 결과, 이 상호작용 동안 양자 정보가 손실되지 않았다는 것이 밝혀졌습니다.

연구팀의 책임자인 샌더 오테는 이렇게 작은 규모에서 물질에 영향을 미칠 수 있는 것이 단지 이론에 그치지 않으며, 이는 양자 정보를 저장하는 데 유용할 수 있다고 말했다.

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원자핵에 양자 정보를 저장하면 외부의 방해로부터 보호할 수 있어 양자 컴퓨팅 시스템을 더 안전하고 안정적으로 만듭니다. 양자 정보는 매우 민감하여 외부 요인에 의해 쉽게 손실되거나 손상될 수 있습니다. 이를 핵 내부에 보관하면 이런 문제를 줄일 수 있습니다.

이 발견은 양자역학에 대한 슈뢰딩거의 예측을 뒷받침하며 실제 양자 컴퓨팅의 발전에 기여합니다. 전자와 핵의 스핀을 정확하게 조작함으로써 연구자들은 새로운 방식으로 양자 계산을 수행하고 데이터를 안전하게 보호할 수 있습니다.

루카스 벨드만은 그의 박사 학위 연구에 크게 기여했으며, 이 작업들이 매우 민감하다고 지적했습니다. 그는 초미세 상호작용이 특정한 자기장 범위 내에서만 작동한다고 언급했습니다.

이 실험은 인간이 물질을 양자 수준에서 제어할 수 있음을 보여주며, 이는 양자 정보 저장에 큰 발전을 가져올 수 있습니다. 이러한 진전은 실용적인 양자 컴퓨터 개발에 중요할 수 있으며, 미래에 데이터가 저장되고 처리되는 방식을 바꿀 것입니다.