둘 이상의 부분으로 나누어질 수 있는 계의 전체상태함수를 각각의 부분 계의 상태함수의 텐서 곱으로 나타낼 수 없는 경우 이 계의 상태를 양자 얽힘 상태라고 한다. 이러한 양자 얽힘 상태는 양자 원격 전송이나 양자 암호 등의 양자정보 이론에서 핵심적인 부분을 차지한다. 지금까지 가장 성공적인 얽힘 상태 구현 방법은 매개 하향 변환을 이용한 광자의 편광 상태의 얽힘을 구현하는 것이다. 광자가 아닌 다른 양자 계에서 얽힘 상태를 구현하자는 논의 역시 계속 있어 왔으며, 그 중에서 공동 QED를 이용한 얽힘 상태의 구현에 관한 연구는 최근에 발전된 공동 QED 부분의 기술로 인해 가장 활발한 분야이다. (중략)
직접적인 상호작용 없이 멀리 떨어져 있는 두개의 스핀-1/2 입자돈이 양자적으로 얽힐 수 있는 방법을 제시하였다. 이것은 국소적으로 양자 얽힘 상태에 있는 두개의 다른 입자들을 멀리 떨어져 있는 입자들에 각각 보내서 국소적으로 상호작용을 하면 떨어져 있는 입자를 양자 얽힘 상태로 바꿀 수 있다. 이것은 원래 국소적으로 얽혀있는 두 입자의 상태가 상호작용이 없는 다른 두 입자로 이동된 것을 알 수 있다. 이 프로세스가 양자 컴퓨터에서 중요한 게이트인 CNOT 게이트를 대신할 수 있음을 논의하였다.
양자얽힘 상태를 만들어내는 것은 매우 중요하다. 근거리에 있는 두 계를 양자얽힘 상태로 만드는 것은 그리 어렵지 않으나 직접 상호작용이 불가능 할 정도로 멀리 떨어져서 고정되어 있는 계들을 양자적으로 얽히게 하는 것은 어려운 문제 중의 하나다. 본 논문에서는 먼 거리에 떨어져있는 스핀-1/2입자들 사이에 양자얽힘 상태를 직접적인 상호작용이 아니라 제 삼의 스핀-l/2를 이용하여 생성할 수 있다는 것을 보였다. 상호작용으로는 $F\"{o}rster$ 상호작용과 스핀-스핀 교환 상호작용을 사용하였다.
양자상태의 얽힘을 양으로 나타낼 수 있는 방법들에 대하여 기술하였다. 두 부분으로 구성된 순수 양자상태는 쉽게 얽힘을 판별할 수 있는 방법을 알 수 있으나 혼합된 형태의 양자상태는 양자 얽힘을 판별하기가 어렵다. 일반적으로 부분이 많아지는 경우에 대해서는 순수 상태도 그 판별을 하는 것이 어렵다고 알려져 있으나 이 논문에서 그 방법을 제시하고 혼합 상태로의 적용에 대하여 논의한다.
2000년 이상 기하학의 주류를 이루었던 유클리드기하학은 19세기중반 위상수학의 탄생으로 기하학의 연구가 국소적이론에서 대역적 이론으로 이행하는 과정에서 현대기하학이 획기적인 발전을 하였다. 본 논문에서는 고전적인 불변량인 오일러수에서 시작하여 최근까지 발전하여온 불변량 및 20세기 중반 이후에 발전을 한 저차원다양체의 이론을 간단히 소개한다.
두 검출기를 이용하여 매개하향변환과정에서 발생하는 광자쌍을 동시계수할 때 배경 및 잡광이 동시계수에 미치는 영향을 조사하였다. 열광원에서 나온 광자들이 광자쌍과 함께 입사할 때 측정장치 내에서 분해시간에 의해 이러한 잡광을 효과적으로 제거하기 때문에 광자쌍의 동시계수에는 전형 영향을 미치지 않았다. 이러한 얽힘 상태의 광원의 동시계수 측정방법은 신호광의 손실이나 잡광의 영향을 최소화하는 정보처리와 전송 및 통신체계에 효과적으로 이용될 수 있다.
일반적으로 고전적 파동 이론의 범주 내에서 설명할 수 없는 빛의 성질을 빛의 비고전성이라 부르고, 이러한 비고전성을 갖는 빛을 비고전적 빛이라 부른다. 빛의 비고전성은 비고전도를 통하여 정량적으로 기술될 수 있다. 본 논문에서는 단일 모드 빛에 대하여 정의된 빛의 비고전도를 다중 모드 빛으로 확장시키고, 이를 다중 모드 빛의 얽힘성과 비교하여 분석하고자 한다. 빛의 밀도 연산자에 대한 결맞음 상태 표현을 통하여 고전적 빛과 비고전적 빛을 구분할 수 있다. (중략)
빛의 양자역학적 성질인 얽힘(entanglement)을 이용한 양자 고스트 이미징(quantum ghost imaging)은 고전적인 동시계수 측정(classical coincidence measurement)에 의해서도 정성적으로 재현됨이 알려져 있다[1,2]. 본 실험에서는 진행방향에서 고전적인 상관관계를 가지는 빛을 이용하여 고전 동시계수 이미징(classical coincidence imaging) 실험을 수행하여 양자역학적 얽힘 상태에서 볼 수 있는 현상들을 관측하고 고스트 이미지가 나오는 원리를 분석하였다. 고전적인 상관관계를 가지는 광원은 아르곤이온 레이저에서 나오는 빛의 경로를 스피커에 부착되어 회전하는 거울에 반사시켜 진행방향에 대해 상관관계를 가지도록 만들어 사용하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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