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문제 정의
- 본 고에서는 광학회 회원과 학생회원을 대상으로 리드버그 원자의 물리 현상을 간단히 설명하기 위하여, 한국물리학회지에 기고한 바 있는 논문[9]을 발췌 번역하여 소개한다. 우선 서론에 소개한 리드버그 원자의 간략한 특성에 이어서, 리드버그 분자의 종류와 구성 원리를 설명하고, 리드버그 쌍극자 봉쇄 현상과 이를 이용한 리드버그 원자 기반의 양자 컴퓨팅에 대하여 간략히 소개한다.
가설 설정
- 리드버그 쌍극자 봉쇄현상을 설명하기 위하여, 먼저 두 개의 원자가 모두 기저 에너지 상태를 |g, g＞에 있고, 쌍극자 봉쇄거리 Rb내의 거리에 위치하는 것으로 가정한다. 이 원자쌍은 공명 주파수를 갖는 레이저에 의하여 다음 세 가지의 양자상태, |r, g＞, |g, r＞, |r, r＞중 하나로 바뀔 수 있다.
- 리드버그 원자를 큐빗으로 이용하면 그림 2(b)에서와 같이 다섯 개의 레이저 펄스를 이용하여 C-NOT연산의 일종인 C-PG(controlled-phase-gate) 연산을 구현할 수 있다[16]. 먼저 두 개의 원자가 리드버그 쌍극자 봉쇄거리 이내에 있어서, 리드버그 쌍극자 봉쇄현상의 강한 상호작용에 의하여 이중 여기상태가 불가능한 것을 가정한다. 가령, 제어큐빗(c)가 0에 있다고 하면, 2번과 4번의 레이저 펄스에 의해 제어큐빗의 상태는 바뀌지 않기 때문에, 따라서, 1-3-5의 레이저 펄스에 의해 대상큐빗(t)은 원래 상태로 되돌아 오게 된다.
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