d라이브러리

영국의 물리학자가 한개의 광자(photon)를 거의 완벽하게 복제하는데 처음으로 성공, 양자 컴퓨터의 실현에 한걸음 더 다가섰다.

양자역학에 따르면 양자 시스템은 완벽하게 복제할 수 없다. 그러나 양자 컴퓨터의 발전은 얼마나 잘 복제할 수 있는지에 달려있어, 양자컴퓨터의 실현을 가로막고 있었다. 컴퓨팅 작업은 병렬 처리에 따른다. 즉 문제를 빨리 풀기 위해 비트를 복제해서 동시에 처리한다. 그러나 양자 시스템의 상태는 완전한 복제가 금지돼 있다. 이것이 ‘복제 불가능’ 이론이다.

영국 옥스퍼드대 안티아 라마스-리나레스 교수 연구팀은 레이저의 광증폭 원리를 이용해 광자를 거의 완벽하게 복제하는데 성공했다고 ‘사이언스’ 3월 28일자에 발표했다. 연구팀은 한개의 광자를 고체 결정에 쏘아 보냈다. 이 결정은 광학적으로 활성화된 상태로, 외부에서 광자가 들어오면 빛을 유도방출시킨다.

실험 결과 결정에 쏘아준 원래 광자의 편광방향과 이에 의해 결정에서 유도방출된 새로운 광자는 같은 편광상태였다. 또한 새로운 광자의 파의 성질을 비교한 결과 원래의 광자와 이론적으로 계산했을 때 가장 높은 수치로 같았다.

유도방출은 물질에 쏜 빛에 의해 내부의 들뜬 전자가 다시 빛을 방출되는 현상으로, 이때 방출되는 빛은 원래의 빛과 파장이 같고 들어온 방향과 같은 방향으로 나아간다. 이같은 유도방출은 레이저에서 이용돼 좁은 영역에 높은 밀도의 빛을 쏘는 광증폭이 가능하다.

라마스-리나레스 교수는 이번 연구에 대해 “양자시스템을 복제하는 방법을 보여준 최초의 실험”이라고 설명했다.