[김윤호교수 연구실] 양자 얽힘 없이 하이젠베르크 한계에 도달하는 약한 값 증폭 방법 제시

Caption: 매개변수를 반복적으로 상호작용 시킴으로써 하이젠베르크 한계에 도달할 수 있음

김윤호 교수 연구팀은 양자얽힘을 사용하지 않고도 측정의 하이젠베르크 한계에 도달할 수 있는 약한 값 증폭 방법을 제시함.

물리학과 김윤호 교수 연구팀은 양자얽힘을 사용하지 않고도 측정의 하이젠베르크 한계에 도달할 수 있는 약한 값 증폭 방법을 제시하고 이 결과를 저명 학술지인 Physical Review Letters에 게재하였음 [128, 040503 (2022)]. 

약한 값 증폭은 낮은 성공 확률을 대가로 작은 신호를 크게 증폭하여 측정하는 방법을 제공함. 낮은 성공 확률에도 불구하고 약한 값 증폭은 기존의 측정 방법에 비해 특정 유형의 노이즈로부터 비교적 자유롭다는 장점이 있음. 기존 연구들에서 양자얽힘을 사용해 측정의 하이젠베르크 한계에 도달할 수 있는 약한 값 증폭 방법이 구현되었으나, 거시적 양자얽힘의 실험적 구현의 어려움은 실용적 양자계측에 걸림돌이었음. 본 연구에서는 양자얽힘을 사용하지 않아도 반복적 상호작용을 통해 측정의 하이젠베르크 한계에 도달할 수 있는 약한 값 증폭 방법을 제시함. 이를 통해 측정의 하이젠베르크의 한계에 도달하게 되는 원인은 양자얽힘 자체에서 오는 것이 아니라 각 입자와 미터간의 반복적인 상호작용에서 기인되는 효과라는 것을 보임. 

연구를 주도한 김윤호 교수는 “양자한계 측정에서 양자얽힘이 반드시 필요하지 않음을 보였다는 점에서 양자계측의 실용화에 기여할 것”이라고 밝혔음.