월을 다시 2020 년, 에너지의 아르곤 국립 연구소 (Argonne National Laboratory)의 미 교육부와 시카고 대학의 과학자들은 밝혔다 그들이 달성했다고 양자 얽힘 , 한 쌍의 두 개의 작은 입자의 행동이 링크가되는 그렇게 자신의 상태가 동일한 지 - - 이상 시카고 교외에있는 83.7km (52 마일)의 양자 루프 네트워크.
양자 역학에 익숙한 과학자가 아니라면 모든 소란이 무엇인지 궁금 할 것 입니다. 즉, 우리가 볼 수있는 세계와 특이하게 다른 현실의 가장 작은 규모에서 물질과 에너지의 행동입니다. 우리.
그러나 연구원의 업적은 향후 수십 년 동안 훨씬 더 강력한 새 인터넷 버전을 개발하는 데 중요한 단계가 될 수 있습니다 . 0 또는 1의 값만 표현할 수있는 오늘날의 네트워크에서 사용하는 비트 대신 미래의 양자 인터넷은 무한한 수의 값을 취할 수있는 큐 비트 의 양자 정보를 활용할 것 입니다. (퀴 비트는 양자 컴퓨터의 정보 단위이며 일반 컴퓨터의 비트와 같습니다.)
이는 양자 인터넷에 더 많은 대역폭을 제공하여 초강력 양자 컴퓨터 및 기타 장치 를 연결 하고 현재 인터넷으로는 불가능한 대규모 애플리케이션을 실행할 수있게합니다.
"양자 인터넷은 컴퓨터, 네트워크 및 센서가 근본적으로 새로운 방식으로 정보를 교환하는 양자 생태계의 플랫폼이 될 것입니다. 여기서 감지, 통신 및 컴퓨팅은 문자 그대로 하나의 엔티티로 함께 작동합니다."라고 David Awschalom 은 이메일을 통해 설명합니다 . 그는 시카고 대학의 Pritzker 분자 공학 학교의 스핀 트로닉스 및 양자 정보 교수이자 양자 루프 프로젝트를 이끌었던 아르곤의 선임 과학자입니다.
양자 인터넷 설명
그렇다면 왜 이것이 필요하고 어떤 역할을합니까? 우선 양자 인터넷은 우리가 현재 가지고있는 일반 인터넷을 대체하지 않습니다 . 오히려 그것은 그것을 보완하거나 그것의 한 가지가 될 것입니다. 현재 인터넷을 괴롭히는 몇 가지 문제를 해결할 수 있습니다. 예를 들어 양자 인터넷은 해커 와 사이버 범죄자 로부터 훨씬 더 강력한 보호를 제공합니다 . 현재 뉴욕의 앨리스가 인터넷을 통해 캘리포니아의 밥에게 메시지를 보내면 해당 메시지는 한 해안에서 다른 해안으로 다소 직선으로 이동합니다. 그 과정에서 메시지를 전송하는 신호가 저하됩니다. 리피터는 신호를 읽고, 오류를 증폭하고 수정합니다. 그러나이 프로세스를 통해 해커는 메시지를 "침입"하고 가로 챌 수 있습니다.
그러나 양자 메시지에는 그런 문제가 없습니다. 양자 네트워크는 가벼운 광자 입자를 사용하여 사이버 공격에 취약하지 않은 메시지를 보냅니다. Los Alamos National Laboratory 의 연구원 인 Ray Newell은 수학적 복잡성을 사용하여 메시지를 암호화하는 대신 양자 물리학의 독특한 규칙에 의존 할 것이라고 말합니다 . 양자 정보를 사용하면 "복사하거나 반으로자를 수 없으며 변경하지 않고는 볼 수도 없습니다." 사실 Wired 매거진이 언급했듯이 메시지 를 가로 채려고하면 메시지 가 손상 됩니다. 그것은 오늘날 사용 가능한 어떤 것보다 훨씬 더 안전한 암호화를 가능하게 할 것입니다.
"양자 인터넷의 개념을 이해하는 가장 쉬운 방법은 양자 순간 이동의 개념을 통하는 것 " 이라고 배턴 루지에있는 루이지애나 주립 대학의 연구원 인 수 미트 카트리 는 이메일에서 말합니다. 그와 동료들은 이 기술 리뷰 기사에서 설명하는 것처럼 위성이 얽힌 광자를 지구 표면으로 지속적으로 방송 하는 우주 기반 양자 인터넷 의 실현 가능성에 대한 논문을 작성했습니다 .
"양자 순간 이동은 공상 과학 영화에서 보는 것과 관련하여 과학자가 아닌 사람의 마음이 떠오르는 것과는 다릅니다."Khatri가 말합니다. "양자 순간 이동에서는 의사 소통을 원하는 두 사람이 얽혀있는 한 쌍의 양자 입자를 공유합니다. 그런 다음 일련의 작업을 통해 발신자는 모든 양자 정보를 수신자에게 보낼 수 있습니다 (빛보다 빠르게 수행 할 수는 없지만 속도, 일반적인 오해). 전 세계의 사람들 쌍 사이의 공유 얽힘 모음은 본질적으로 양자 인터넷을 구성합니다. 중심 연구 질문은 이러한 얽힌 쌍을 전 세계에 분포 된 사람들에게 배포하는 가장 좋은 방법입니다. "
이 대규모로 그렇게하는 것이 가능하면, 양자 인터넷이 멀리 떨어진 시계로, 현재 사용할 수 천 배 더 정확하게보다 최고의 원자 시계에 대해 동기화 할 수 있도록 놀랄만큼 빠른 것 코스모스 잡지 세부 사항 . 그러면 GPS 내비게이션이 오늘날보다 훨씬 더 정확 해지고 과학자들이 중력파의 파급을 발견 할 수 있도록 지구의 중력장을 자세히 매핑 할 수 있습니다. 또한 지구 전체의 먼 가시 광선 망원경에서 광자를 순간 이동하여 거대한 가상 관측소로 연결할 수 있습니다.
Oak Ridge National Laboratory 의 Quantum Information Science Group 그룹 리더 인 Nicholas Peters는 "잠재적으로 다른 별 주변의 행성을 볼 수 있습니다."라고 말합니다 .
또한 전 세계의 초강력 양자 컴퓨터 네트워크가 함께 작동하여 믿을 수 없을 정도로 복잡한 시뮬레이션을 생성 할 수 있습니다. 이를 통해 연구자들은 예를 들어 분자와 단백질의 행동을 더 잘 이해하고 새로운 약물을 개발하고 테스트 할 수 있습니다.
그것은 또한 물리학 자들이 현실의 오랜 미스터리를 해결하는 데 도움이 될 수 있습니다. "우주가 어떻게 작동하는지에 대한 완전한 그림을 가지고 있지 않습니다."라고 Newell은 말합니다. "우리는 양자 역학이 어떻게 작동하는지에 대해 아주 잘 이해하고 있지만 그 의미에 대한 명확한 그림은 없습니다. 양자 역학이 우리의 실제 경험과 교차하는 그림은 흐릿합니다."
양자 인터넷 구축의 과제
그러나 그런 일이 일어나기 전에 연구자들은 양자 인터넷을 구축하는 방법을 찾아야합니다. 양자 역학의 이상 함을 감안할 때 쉽지 않을 것입니다. Peters는 "고전적인 세계에서는 정보를 인코딩하고 저장할 수 있으며 부패하지 않습니다."라고 말합니다. "양자 세계에서 정보를 인코딩하면 거의 즉시 붕괴되기 시작합니다."
또 다른 문제는 양자 정보에 해당하는 에너지의 양이 매우 적기 때문에 외부 세계와 상호 작용하는 것을 막기가 어렵다는 것입니다. 오늘날, "많은 경우 양자 시스템은 매우 낮은 온도에서만 작동합니다."라고 Newell은 말합니다. "또 다른 대안은 진공 상태에서 작업하고 모든 공기를 펌핑하는 것입니다."
양자 인터넷 기능을 만들기 위해서는 아직 개발되지 않은 모든 종류의 하드웨어가 필요하다고 Newell은 말합니다. 따라서이 시점에서 양자 인터넷이 언제 가동되고 실행되는지 정확히 말하기는 어렵지만 한 중국 과학자 는 그것이 2030 년에 곧 일어날 수있을 것이라고 상상 했습니다.
이제 흥미 롭 네요
로 양자 역학의 유효성에 의문을 제기 알버트 아인슈타인은 "거리에서 유령 행동"양자 얽힘이라는 기술 검토가 설명합니다.
최초 게시일 : 2020 년 3 월 30 일
