정보출처 http://www.academicpress.com/inscight/06292001/graphb.htm
출판날짜 2001년 06월 29일
양자컴퓨터를 만들기 위해 연구하고 있는 사람들에게 속도는 매우 중요한 요소이다. 양자 자료비트들은
10억 분의 1초 정도만 유지되는데 이 시간은 의미있는 계산을 하기에는 너무나 짧다. 하지만 연구자들은
사인스지 최신호에 양자 자료를 초고속으로 다룰 수 있는 방법을 발표했다. 이 발견은 작은 것이지만
현재의 수퍼컴퓨터를 구시대의 유물로 전락시킬 새로운 컴퓨터를 만드는데 매우 중요한 진전을 가져올
것이다.
기존의 컴퓨터와 양자컴퓨터 모두 0과 1이라는 둘 중 하나의 상태를 나타내는 비트로 자료를 표현한다.
하지만 양자 컴퓨터는 한 가지 기교를 사용한다. 양자 컴퓨터는 "중첩 상태"라고 불리는 양자역학적
상태를 사용할 수 있. 전자 스핀의 방향처럼 양자 시스템에는 측정이 이뤄지기 전에 모든 가능한
상태들이 동시에 존재할 수 있다. 예를 들자면 0 또는 1의 상태가 아니라 3분의 1은 0이고 3분의 2는
1인 양자비트 상태가 가능하다. 이러한 양자비트가 논리적 연산에 적용되면 컴퓨터는 모든 가능한
결과를 동시에 계산해낼 수가 있다. 문제는 연구자들이 실용적인 양자 컴퓨터를 만들기 위해 원하는
고체 형태의 소자 속에서 양자비트가 너무 빠르게 분리된다는 것이다.
너무나 빠르게 사라지는 양자 정보를 다루기 위해 UC Santa Babara의 물리학자 David Awschalom과
펜실베니아 주립 대학교의 동료 연구자들은 ZnCdSe라고 불리는 반도체 물질과 물질 내의 전자들을 위해
고안된 레이저 장치를 이용해 연구했다. 모든 전자들과 마찬가지로 ZnCdSe 내의 전자들도 자성과 관련된
양자적 특성인 스핀을 갖는다. 보통 ZnCdSe 전자들의 스핀은 특정 방향에 대한 경향성을 갖지 않는다.
하지만 반도체 내에 원편광된 청색 빛의 펄스를 100 펨토초 동안 가하자 전자들은 같은 방향의 스핀을
갖게 됐다.
이러한 스핀을 다루기 위해 연구자들은 100 펨토초 동안 두 번째 펄스를 가했다. 이러한 광자들은
에너지가 너무 낮아 반도체 내의 전자들에 흡수되지 못한다. 하지만 광자들이 반도체 내를 통과하게
되면 집단적 특성에 의해 짧은 시간 동안 자기장을 형성하게 되고 이것은 전자들의 스핀 방향을 바꾸게
만든다. 연구자들은 마지막으로 세 번째 100 펨토초 펄스를 가해 새로운 상태에 있는 전자 스핀을
검출했다.
연구팀은 아직 실험적 검증을 거치지 않았지만 이론적으로 이 기술을 사용하게 되면 양자 정보가
분리되기 전에 1백만 번의 계산을 수행할 수 있다는 결과를 얻었다. 알링턴에 있는 미국방부 고등
방위연구 프로젝트 에이전시(Defense Advanced Research Projects Agency)의 양자 머신 전문가 Stuart
Wolf는 "양자 정보를 그렇게 빠르게 처리할 수 있는 능력은 매우 중요한 이정표가 될 것"이라고 말했다.