초록 ▼

양자정보과학은 21세기에 인류에게 가장 중요한 20가지 문명 및 문화요소 중의 하나로 꼽힌다. 현 시점에서 양자정보과학 내지 기술의 화두는 실용적 양자컴퓨터의 개발이며 이의 개발은 전 세계의 암호를 모두 무력화시키는 등 그 파괴력이 핵폭탄에 맞먹는다. 본 연구의 목적은 미래에 실용적인 양자컴퓨터의 개발방향을 제시하는 것이다. 구체적 으로는 첫째,실용적인 양자컴퓨터가 될 것은 아니지만 현재 가장 발달된NMR양자컴퓨 터로 양자알고리듬 구현방법을 개발하고, 둘째, 실용적인 양자컴퓨터로 제시되고 있는 고체 양자컴퓨터의 작동기작을 검증하며,

양자정보과학은 21세기에 인류에게 가장 중요한 20가지 문명 및 문화요소 중의 하나로 꼽힌다. 현 시점에서 양자정보과학 내지 기술의 화두는 실용적 양자컴퓨터의 개발이며 이의 개발은 전 세계의 암호를 모두 무력화시키는 등 그 파괴력이 핵폭탄에 맞먹는다. 본 연구의 목적은 미래에 실용적인 양자컴퓨터의 개발방향을 제시하는 것이다. 구체적 으로는 첫째,실용적인 양자컴퓨터가 될 것은 아니지만 현재 가장 발달된NMR양자컴퓨 터로 양자알고리듬 구현방법을 개발하고, 둘째, 실용적인 양자컴퓨터로 제시되고 있는 고체 양자컴퓨터의 작동기작을 검증하며, 셋째, 이 컴퓨터의 입출력장치가 될 단일 스핀 검지 및 조작용 Magnetic Resonance Force Microscopy(MRFM)장치를 개발한다. 일반적인 양자알고리듬을 NMR양자컴퓨터에서 구현하기 위해서는 그 알고리듬이 NMR 장치에서 수행될 수 있는 펄스열을 찾아내는 기법을 개발하며, 고체 양자컴퓨터의 작동 기작을 검증하기 위해서는 고체 양자컴퓨터와 유사한 물리적 구조를 지닌 Diluted Magnetic Semiconductor(DMS)에서 전기장에 의한 단일 스핀의 초미세상호작용 및 스핀 간 상호작용 조절을 검증하고, MRFM장치는 상온용을 먼저 개발하여 스핀감도를 높이 며 고진공,저온용 장치로 개선하여 단일스핀 검지에 도전한다. 일반적인 양자알고리듬을 NMR장치에서 수행될 수 있는 펄스열로 바꾸는 프로그램 기 법을 개발하고 4비트 도이치-조사 알고리듬을 수행하여 실증하였다. 유명한 DMS 물질 들인 ZnFeO 및 GaMnAs의 자성이 고유한 것이 아니고 시료 내에 존재하는 자성불순물 에 의한 것임을 밝혔다. 상온 MRFM장치를 개발하여 108개의 스핀감도를 실현하였고, 저온용 장비의 제작 개발을 완료하였다.

Abstract ▼

The purpose of this study is to find the best quantum computer model that can be a practical one in the future. For this, we develope a machine language compiler of a quantum algorithm for a NMR quantum information processor, test the working mechanism of the solid state quantum computer that is bel

The purpose of this study is to find the best quantum computer model that can be a practical one in the future. For this, we develope a machine language compiler of a quantum algorithm for a NMR quantum information processor, test the working mechanism of the solid state quantum computer that is believed to be the best practical quantum computer in the future, and develope a magnetic resonance force microscopy(MRFM) that can detect and control the quantum state of single spin. The development of a machine language compiler for a NMR quantum information processor is to find a general method of generating a pulse sequence for a given quantum algorithm. To test the mechanism of the solid state quantum computer, we investigate the electric field control of the hyperfine interaction of nuclear spins in a diluted magnetic semiconductor(DMS) and the indirect exchange interaction between them, because DMS has a physically similar structure with the solid state quantum computer. We develope two MRFM's operating at room temperature and 4K and challenge single spin detection, because a MRFM can play the role of the user interface for quantum computers.

목차 Contents

• 제 1 장 연구개발과제의 개요...7
• 제 2 장 국내외 기술개발 현황...11
• 제 3 장 연구개발수행 내용 및 결과...13
• 1. 4비트 양자컴퓨터 개발...14
• 2. MRFM 개발...19
• 3. DMS 특성분석...40
• 제 4 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도...48
• 1. 목표 및 평가의 착안점...48
• 2. 목표 달성도...49
• 3. 평가의 착안점에 따른 목표달성도에 대한 자체평가...50
• 4. 관련 분야에의 기여도...51
• 제 5 장 연구개발결과의 활용계획...53
• 제 6 장 참고문헌...54