미국 연구팀이 현재 널리 쓰이는 표준 인터넷 프로토콜(IP)과 광섬유 케이블 상에서 차세대 통신기술인 양자 네트워크를 구현하는 데 성공했다. 양자 정보를 담은 양자 신호가 일상적인 인터넷 환경에서도 전송될 수 있다는 뜻이다. 길이 1km 케이블에서 97% 이상의 전송 정확도를 유지했다. 리앙 펑 미국 펜실베이니아대 재료과학·공학과 교수팀은 기존 인터넷 인프라를 통해 양자 신호를 전송하는 데 성공하고 연구결과를 28일(현지시간) 국제학술지 '사이언스'에 공증권메신저 개했다. 양자 네트워크는 양자역학에서 어떤 물리적 상태가 정해지지 않고 중첩된 '양자 중첩', 여러 양자 중첩 상태가 서로 영향을 주도록 연결된 '양자 얽힘' 등의 특성이 적용된 양자 신호를 활용해 기존 통신, 암호 기술 한계를 극복하는 기술이다. 양자 신호는 누군가 도청하려고 하면 양자 상태가 변하기 때문에 이론적으채권형 로 통신선로상에서 해킹하는 것이 불가능해 차세대 암호화 통신 기술의 기반으로 꼽힌다. 미래 전략기술로 주목받는 양자컴퓨터 사이를 연결하기 위해서도 안정적인 양자 신호 전송 기술이 필수적이다. 양자 상태는 주변 환경 변화에 매우 민감해 손상되기 쉽다. 양자 신호를 손상 없이 먼 거리까지 안정적으로 전달하는 것이 양자 네트워크 구축의 핵심 필링크 주식 과제다.
미국 펜실베이니아대 연구팀이 양자 네트워크 구축에 사용한 장비 일부. Sylvia Zhang 제공
연구팀은 기존 '고전 신호'와 양자 신호를 결합한 하이브리드 신호를 구현하는 반도체 칩 'Q-Chip'을 개20살재테크 발했다. Q-Chip이 만드는 신호는 고전 신호가 양자 신호보다 약간 앞서 이동하는 형태다. 논문 제1저자인 이치 장 미국 펜실베이니아대 재료과학·공학과 박사과정생은 "고전 신호가 기차 엔진 역할을 하고 양자 신호는 밀봉된 컨테이너에 실려 화물처럼 뒤따르는 형태"라고 설명했다. 양자 신호로만 이뤄진 데이터는 양자 상태가 손상되는 근본적인황금성포커성 문제가 있는데 이를 고전 신호와 혼합하는 방식으로 해결한 것이다. 고전 신호는 측정 가능하기 때문에 기존 IP를 따를 수 있다. IP는 네트워크에서 정보를 송수신할 때 지켜지는 규약이다. 익숙한 방식에 양자 신호를 결합해 호환시킨 것이다. Q-Chip과 미국 통신사 버라이즌의 1km 길이의 상용 광섬유 케이블을 통해 두 건물 사이에서 데이터를 전송한 결과 97% 이상의 전송 정확도가 유지됐다. Q-Chip은 양자 신호의 잡음(노이즈)을 자동으로 보정하는 기능도 구현됐다. 또 실리콘 기반으로 제조되기 때문에 대량 생산에 유리하다. 연구팀은 "Q-Chip은 기존 네트워크 인프라와 운영 체제를 활용한 양자 인터넷으로 향하는 실용적인 길을 제시한다"고 밝혔다. <참고 자료> - doi.org/10.1126/science.adx6176 [이병구 기자 2bottle9@donga.com]
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