핵심 개념
본 연구에서는 72개의 광학 큐비트를 동시에 저장할 수 있고, 1000회 이상의 연속적인 쓰기 및 읽기 작업을 지원하는 고성능 다목적 광학 양자 메모리를 구현하였다. 이를 통해 양자 큐, 스택, 버퍼와 같은 다양한 양자 데이터 구조를 실현하고, 양자 네트워크에서 필수적인 엔탱글먼트 동기화 및 재배열 기능을 시연하였다.
초록
본 연구에서는 고성능 다목적 광학 양자 메모리를 구현하였다. 이 메모리는 72개의 광학 큐비트를 동시에 저장할 수 있으며, 1000회 이상의 연속적인 쓰기 및 읽기 작업을 지원한다. 이는 이전 기록보다 약 100배 향상된 성능이다.
메모리 시스템은 2차원 배열의 87Rb 원자 집합체, 2개의 주소 지정 장치, 2개의 큐비트 인코딩 변환기로 구성된다. 각 원자 집합체는 하나의 양자 메모리 셀을 나타내며, 전자기 유도 투명성(EIT) 기술을 통해 광학 큐비트를 저장 및 읽출한다. 이 시스템은 500μs 이상의 긴 코히런스 시간과 95% 이상의 높은 저장 및 읽출 충실도를 달성한다.
이 고성능 메모리를 활용하여 다음과 같은 기능을 구현하였다:
- 양자 큐, 스택, 버퍼: 고전적인 메모리 구조의 양자 버전을 실현하였다. 큐는 선입선출, 스택은 후입선출, 버퍼는 입력과 출력의 속도 차이를 조절하는 기능을 보여주었다.
- 다중 엔탱글먼트 동기화 및 재배열: 4쌍의 엔탱글된 광자쌍을 임의의 순서로 동기화하고 재배열하는 기능을 시연하였다. 이는 양자 네트워크에서 필수적인 기능이다.
이 다목적 프로그래밍 가능 양자 메모리는 향후 대규모 양자 네트워크 구현을 위한 핵심 구성 요소가 될 것으로 기대된다.
통계
72개의 큐비트 셀을 동시에 저장할 수 있음
1000회 이상의 연속적인 쓰기 및 읽기 작업 지원
각 큐비트 셀의 코히런스 시간은 500μs 이상
큐비트 저장 및 읽출 충실도는 95% 이상
인용구
"본 연구에서는 72개의 광학 큐비트를 동시에 저장할 수 있고, 1000회 이상의 연속적인 쓰기 및 읽기 작업을 지원하는 고성능 다목적 광학 양자 메모리를 구현하였다."
"이 다목적 프로그래밍 가능 양자 메모리는 향후 대규모 양자 네트워크 구현을 위한 핵심 구성 요소가 될 것으로 기대된다."