초록 ▼

□ 연구개요
본 연구는 양자얽힘상태를 제어하기 위해서 초전도체에 자연적으로 양자얽힘상태에 있는 쿠퍼쌍 (spin up and down)을 두 양자점으로 분리하여 분리된 두 전자스핀이 양자얽힘 상태로 존재하는지를 검출하는 연구이다. 현재까지는 쿠퍼쌍을 두 양자점으로 분리하는 것이 매우 어려웠으나, 본 연구에서는 이 문제를 해결하기 위해 charge pump 기술을 이용하여 쿠퍼쌍 분리를 향상시키고 DC 측정과 동시에 RF reflectometry 기술을 이용하여 charge sensing을 하였다.

□ 연구 목표대비

□ 연구개요
본 연구는 양자얽힘상태를 제어하기 위해서 초전도체에 자연적으로 양자얽힘상태에 있는 쿠퍼쌍 (spin up and down)을 두 양자점으로 분리하여 분리된 두 전자스핀이 양자얽힘 상태로 존재하는지를 검출하는 연구이다. 현재까지는 쿠퍼쌍을 두 양자점으로 분리하는 것이 매우 어려웠으나, 본 연구에서는 이 문제를 해결하기 위해 charge pump 기술을 이용하여 쿠퍼쌍 분리를 향상시키고 DC 측정과 동시에 RF reflectometry 기술을 이용하여 charge sensing을 하였다.

□ 연구 목표대비 연구결과
- 나노와이어 (InAs, Cd₃As₂)와 carbon nanotube를 이용하여 깨끗한 단일 양자점 소자 또는 이중양자점 소자를 구현하였다.
- InAs 나노와이어 이중양자점에서 charge pump를 구현함. 두 양자점의 게이트에 phase 90도 shift된 RF 신호를 인가면서 양단에 흐르는 전류를 주파수에 따라 관찰함. 인가하는 RF 주파수에 비례하는 pump 전류가 흐름을 관찰하였다.
- Nb 박막을 이용하여 λ/4 microwave cavity를 제작한 후, 쿠퍼쌍분리소자와 연결하여 하이브리드 소자를 제작하여, DC 측정과 RF reflectometry 측정을 동시에 시행하였다.
- circuit board에 LC 회로를 제작하여 sensor로 이용하였고, 또한 Nb 박막을 이용하여 λ/4 microwave cavity를 제작한 후, 쿠퍼쌍분리소자와 연결하여 하이브리드 소자를 제작하여 DC 측정과 RF reflectometry 측정을 동시에 시행하였다.

□ 연구개발결과의 중요성
양자상태의 자유로운 제어 및 검출은 양자정보(quantum information), 양자엔지니어링 (quantum engineering) 연구에 가장 기본이 되는 중요한 요소이다. 본 연구과제에서는 이러한 실험의 기초가 되는 연구로서, 초전도 전극 속에 자연적으로 형성된 양자얽힘 상태에 있는 쿠퍼쌍을 두 개의 양자점에 분리하고 각각의 spin up과 spin down 상태 또한 양자 얽힘상태에 있는지 검출하는 연구로 앞으로의 양자정보 및 엔지니어링에 매우 중요한 기초 연구가 될 것을 확신한다. 또한 서로 다른 두 시스템 간의 양자역학 얽힘 상태를 연구하는데 중요한 기초 연구가 될 것으로 기대된다.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 가. 연구의 최종목표 ... 4
• 나. 연구개발의 필요성 ... 4
• 다. 연도별 연구 수행범위 ... 5
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 6
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 13
• 4. 참고문헌 ... 14
• 5. 연구성과 ... 14
• 대표적 연구실적 ... 17
• 끝페이지 ... 26