양자얽힘을 이용하여 물리적으로 정보를 전송하지 않고 이미지를 '텔레포트'
장거리 양자통신은 정보 보안에 중요하며 이미 위성을 이용한 장거리 통신이 입증되었지만 지금까지는 2차원을 넘는 고차원 상태의 통신에 과제가 있었습니다. 새롭게 남아프리카·독일·스페인의 국제연구팀이 양자통신에서 전송할 수 있는 정보의 차원을 늘려 물리적으로 정보를 전송하지 않고 이미지를 '텔레포트'시키는 기술을 실증했습니다.
2023-12 - 'Teleporting' images across a network securely using only light - Wits University
https://www.wits.ac.za/news/latest-news/research-news/2023/2023-12/teleporting-images-across-a-network-securely-using-only-light.html
We Just Got a Major Step Closer to Teleporting Images Using Only Light : ScienceAlert
https://www.sciencealert.com/we-just-got-a-major-step-closer-to-teleporting-images-using-only-light
We Just Got a Major Step Closer to Teleporting Images Using Only Light
Teleportation of quantum states promises to play a central role in securing the information superhighway of tomorrow.
www.sciencealert.com
양자 텔레포테이션이란 두 입자가 강한 상호관계를 가진 양자얽힘의 효과를 이용하여 양자상태를 멀리 떨어진 곳으로 전송하는 기술입니다.
양자 텔레포테이션은 미래의 양자 네트워크에서 중요한 자원으로, 고차원에서 양자 텔레포테이션이 실현되면 정보용량의 증가와 노이즈에 대한 회복력의 향상을 기대할 수 있습니다. 그러나 지금까지의 진보는 한정적이었다는 것.
새롭게 남아프리카의 위트워터랜드대학과 스페인의 광과학연구소(ICFO)의 연구팀은 양자얽힘 상태에 있는 2개의 광자만으로 고차원 상태를 양자 트랜스포트하는 실험을 실시했습니다.
이 실험에서는 추가 광자를 사용하지 않고 고차원 공간정보를 전송하기 위해 비선형 광학검출기를 사용했습니다. 그 덕분에 새로운 검출법에 의해 광자의 각운동량을 측정하여 양자상태에서 텔레포트할 수 있는 차원의 수를 늘릴 수 있었다는 것. 실험 결과, 광자의 고차원 정보가 발신자로부터 수신자에게 텔레포트하는 것처럼 보인다는 것이 입증되었습니다. 전송할 수 있는 정보가 고차원이 됨으로써 알파벳이나 이미지 등 보다 많은 정보를 양자 텔레포테이션 가능하게 됩니다.
다음 그림은 이번에 입증된 양자통신 프로토콜을 실용화하는 사례를 나타낸 것으로, 고객이 은행에 지문과 같은 민감한 정보를 보내고자 하는 경우, 기존의 양자통신에서는 고객이 물리적으로 정보를 전송해야 하며, 보안상태에서도 가로채어질 위험이 있었습니다. 그러나 새롭게 제안된 고차원 양자 텔레포테이션을 이용한 구조에서는 은행이 정보를 갖지 않는 양자얽힘 상태의 광자를 하나 고객에게 전송하고 고객이 비선형 광학검출기상에서 전송하는 정보와 중첩합니다. 그러면 정보는 마치 텔레포트된 것처럼 은행이 가진 광자에 표시되어 양자간에 물리적인 정보를 전송하지 않고 이미지 등을 전달할 수 있다는 것입니다.
위트워터랜드대학의 물리학자 앤드류 포브스는 "전통적으로 양자영역이라도 통신상대가 한쪽에서 다른 쪽으로 정보를 물리적으로 전송했습니다. 지금은 텔레포트가 가능해 물리적인 접속으로 정보가 횡단하는 일은 없습니다. SF 드라마 스타트렉의 기술이 현실이 되었습니다"라고 보았습니다.
프로젝트 리더 중 한 명인 ICFO인 아담 발레스는 “이 프로세스의 실현 가능성을 보여주는 이 실험이 완전한 양자 구현을 위한 한계를 넓혀 비선형 광학 커뮤니티의 추가 진보의 동기가 되길 희망한다"고 기대를 나타냈습니다.