양자 정보기술 구현 실용 기준 마련

포스텍 물리학과 임향택·김윤호 교수팀

양자교란·측정되돌림성 사이 상호교환 관계 증명

/news/photo/first/201407/img_137644_1.jpg"임향택/news/photo/first/201407/img_137644_1.jpg" — 임향택 교수

포스텍 연구팀이 미래형 최첨단 컴퓨터로 불리는 양자컴퓨터와 새로운 방식의 통신으로 기대되는 양자통신과 같은 양자 정보기술 구현을 위한 실용적인 기준을 마련할 연구결과를 발표했다.

29일 포스텍 물리학과 통합과정 임향택·김윤호 교수팀은 피지컬리뷰레터스(Physical Review Letters)를 통해 양자교란(Disturbance)과 측정되돌림성(Reversibility) 사이에 상호교환(trade-off) 관계가 있다는 사실을 증명했다.

연구팀은 이와 함께 이들 관계가 갖는 한계를 정량적으로 입증해 가장 많은 정보를 얻을 수 있는 ‘최적의 양자측정’을 구현하는 데도 성공했다.

고전물리학과는 달리, 양자물리학의 관점에서는 측정을 통해 양자시스템에 대한 정보를 얻게 되면 그에 대한 반작용으로 양자의 상태가 변하게 된다.

그리고 이러한 변화에서 측정 전의 상태로 다시 양자의 상태가 복원될 수 있는 확률을 측정되돌림성이라고 부른다.

양자측정을 통해 얻은 정보의 양이 많으면 많을수록 양자 상태가 변하는 정도가 켜지며, 이 경우 측정되돌림성 역시 감소하는 것으로 알려져 있다.

그러나 지금까지는 이러한 관계들에 대해 별개의 것으로 간주해 독립적으로 연구활동을 펼쳐왔으나, 연구팀은 이 개념들이 서로 밀접하게 연관되어 있다는 것을 증명했다.

최소한의 상태교란으로 가장 많은 정보를 얻어내는 ‘최소교란측정’은 최대의 측정되돌림성을 가지며, 가장 많은 정보를 얻어낼 수 있지만 그 역(逆)은 성립하지 않는다는 사실을 밝혀냈다.

이번 연구는 양자측정이 갖는 특성에 대해 이해하기 위한 연구로 아쉽게도 실용적인 부분에 적용하기는 어렵지만, 양자정보과학에서 양자상태의 복제 불가원리를 이용하는 ‘양자암호’에도 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

포항=이시형기자 lsh@idaegu.co.kr

이시형 다른기사 보기