초록 ▼

□ 연구개요
양자열역학은 양자역학으로 기술되는 미소 영역의 열역학을 탐구한다. 실용적으로는 양자컴퓨터, 양자통신 등 양자정보처리과정에 드는 열역학적 에너지와 엔트로피 등의 관계를 살펴 양자정보처리과정의 효율을 따져보고자 한다. 본 연구는 양자열역학에 관계된 동역학이 대칭성을 가져 물리량이 보존되는 경우, 열역학적 관계의 변화를 양자정보이론의 틀로 살펴보고자 한다. 또한, 양자열역학에서 중요한 역할을 하는 양자 결맞음에 대한 자원이론을 살펴본다.

□ 연구 목표대비 연구결과
양자열역학은 양자정보이론, 통계물리 등

□ 연구개요
양자열역학은 양자역학으로 기술되는 미소 영역의 열역학을 탐구한다. 실용적으로는 양자컴퓨터, 양자통신 등 양자정보처리과정에 드는 열역학적 에너지와 엔트로피 등의 관계를 살펴 양자정보처리과정의 효율을 따져보고자 한다. 본 연구는 양자열역학에 관계된 동역학이 대칭성을 가져 물리량이 보존되는 경우, 열역학적 관계의 변화를 양자정보이론의 틀로 살펴보고자 한다. 또한, 양자열역학에서 중요한 역할을 하는 양자 결맞음에 대한 자원이론을 살펴본다.

□ 연구 목표대비 연구결과
양자열역학은 양자정보이론, 통계물리 등 여러 분야가 융합된 연구 분야로써 다양한 이론적 얼개가 상존하고 있다. 본 연구는 양자정보이론의 관점으로 양자열역학을 탐구하고자 하였으며, 여기에는 크게 두 가지 관점이 존재한다. 첫 번째는, 본 연구 개시 단계에서 염두에 둔 내용으로써, 최근 활발히 연구 중인 양자 자원이론으로 해석된 양자열역학 이론이다. 물리량이 보존되는 경우를 다룬 기존 연구가 있으나 논의가 추상적인 면이 있기에 본 연구에서는 이를 보다 엄밀한 자원 이론 관점에서 연구하여 이론적인 해석을 분명히 하고자 하였다. 스핀과 같이 비가환군에 관계된 물리량을 보존하는 경우에 대해 열저장체와 같은 개념을 정립하고자 시도한 결과, 비가 환성으로 인해 “스핀 저장체”는 독립적으로 개념화되기 적절치 않은 것으로 보인다.
양자정보이론 관점으로 양자열역학을 해석하는 두 번째 방법은 Landauer 지우개와 Szilard 기관으로 대표되는 소위 정보열기관을 도입하여 열역학적 과정의 정보량에 주목하는 방법이다. 이 경우에 적절하게 대칭성을 도입할 수 있을 것으로 여겨져 후속 연구를 진행 중이다. 기존의 양자열역학 자원이론에서 온전히 이해되지 못한 양자 결맞음에 대해 자원이론의 얼개로 분석하여 양자 결맞음이 농축한 뒤 회복되지 않는 자원임을 보였다.

□ 연구개발결과의 중요성
IT 산업계에서 양자컴퓨터와 양자통신에 본격적으로 투자하기 시작한 현 시점에서 미소 영역에서 일어나는 물리적 현상에 대한 양자열역학적 이해는 보다 효율적인 정보소자의 개발 및 정보소자의 성능 한계를 이해하는 데 도움을 줄 것으로 기대하며, 본 연구를 좀 더 일반화시켜 다양한 실험적 상황들에 대한 이론적 모델링으로 활용할 수 있을 것으로 기대한다. 양자 결맞음은 양자역학적 현상에서 가장 근본적인 요소로서 이를 자원이론의 얼개로 정량적으로 이해하는 것은 향후 양자정보처리 소자의 설계 및 이해에 도움이 될 것으로 예상한다.

(출처 : 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 3
• 양자열역학 자원이론 ... 3
• 양자 결맞음 자원이론 ... 4
• 정보열기관을 이용한 양자열역학 ... 5
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 5
• 양자열역학 자원이론에서 나타나는 대칭성 효과 ... 5
• 정보열기관에서 나타나는 대칭성 효과 ... 6
• 양자 결맞음 자원의 복구불가능성 연구 (Quantum coherence is irrecoverable) ... 6
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 7
• 4. 참고문헌 ... 8
• 5. 연구성과 ... 8
• 끝페이지 ... 8