KR101953632B1 - 양자 주파수 동기화 시스템, 양자 주파수 동기화 장치, 양자 주파수 동기화 방법 및 클락에 대한 양자 주파수 동기화 방법 - Google Patents

양자 주파수 동기화 시스템, 양자 주파수 동기화 장치, 양자 주파수 동기화 방법 및 클락에 대한 양자 주파수 동기화 방법 Download PDF

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경희대학교 산학협력단
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Abstract

개시된 실시예는 양자 주파수 동기화 시스템, 양자 주파수 동기화 장치, 양자 주파수 동기화 방법 및 클락에 대한 양자 주파수 동기화 방법에 관한 것으로, 양자 주파수 동기화 방법은 싱글릿 상태(singlet state)를 서로 공유하는 제1 장치 및 제2 장치를 포함하는 네트워크 내에서의 양자 주파수 동기화 방법에 있어서, 상기 싱글릿 상태를 기반으로 주파수 이동(frequency drift)에 따른 탈 동기화(desynchronization) 여부를 판단하는 단계 및 상기 탈동기화의 판단 결과를 기반으로 재동기화(resynchronization)를 수행하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

양자 주파수 동기화 시스템, 양자 주파수 동기화 장치, 양자 주파수 동기화 방법 및 클락에 대한 양자 주파수 동기화 방법{SYSTEM OF FREQUENCY SYNCHRONIZATION, APPARATUS OF FREQUENCY SYNCHRONIZATION, METHOD OF FREQUENCY SYNCHRONIZATION AND METHOD OF THE SAME FOR QUANTUM CLOCK}
양자 주파수 동기화 시스템, 양자 주파수 동기화 장치, 양자 주파수 동기화 방법 및 클락에 대한 양자 주파수 동기화 방법에 관한 것이다.
시간을 이용하는 장치에 있어서 동기화는 가장 중요한 요소 중 하나이다. 특히 공간적으로 분리된 네트워크(예를 들어, 내비게이션이나 유무선 통신 등)는 정확한 시간에 따른 동작을 위해 참조 주파수 동기화를 요구할 수 밖에 없다. 이에 따라 오차가 매우 작은 정확한 클락(clock)을 개발하기 위한 노력이 계속되어 왔다. 근자 제시된 이테르븀(171Yb+) 이온 기반 클락은 3.2x10-18의 상대적 불확실성을 가지고 있어, 정확성이 매우 높다. 근자에는 이와 같은 전통적인 기술 외에도 상대성 이론을 이용하여 공간적으로 분리된 클락들의 동기화를 수행하는 방법 역시 제시되고 있다. 또한, 근자에는 양자 클락 동기화를 위해 양자 클락을 효과적으로 전송하여 시간의 동기화를 방법도 제시되고 있다.
일본공개특허 2010-091685 대한민국 공개특허 제2007-0068417호
정밀하게 주파수를 동기화할 수 있는 양자 주파수 동기화 시스템, 양자 주파수 동기화 장치, 양자 주파수 동기화 방법 및 클락에 대한 양자 주파수 동기화 방법을 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.
상술한 과제를 해결하기 위하여 양자 주파수 동기화 시스템, 양자 주파수 동기화 장치, 양자 주파수 동기화 방법 및 클락에 대한 양자 주파수 동기화 방법이 제공된다.
양자 주파수 동기화 방법은, 싱글릿 상태(singlet state)를 서로 공유하는 제1 장치 및 제2 장치를 포함하는 네트워크 내에서 수행되되, 상기 방법은 상기 싱글릿 상태를 기반으로 주파수 이동(frequency drift)에 따른 탈 동기화(desynchronization) 여부를 판단하는 단계; 및 상기 탈동기화의 판단 결과를 기반으로 재동기화(resynchronization)를 수행하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 싱글릿 상태를 기반으로 주파수 이동에 기인한 탈동기화 여부를 판단하는 단계는, 상기 제1 장치 및 상기 제2 장치 중 적어도 하나에서 상기 싱글릿의 진화된 상태에 대한 지역적 측정이 수행되는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 싱글릿의 진화된 상태에 대한 지역적 측정은 양 연산 값 측정(POVM, Positive Operator Valued Measurement) 방법을 이용하여 수행될 수 있다.
상기 싱글릿의 진화된 상태에 대한 지역적 측정은, 상기 제1 장치 및 상기 제2 장치 중 적어도 하나에 대해서 수행될 수 있다.
상기 싱글릿 상태를 이용하여 주파수 이동에 기인한 탈동기화 여부를 판단하는 단계는, 상기 싱글릿의 진화된 상태를 기반으로 주파수 이동을 결정하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
상기 싱글릿의 진화된 상태와 원 싱글릿 상태 사이의 근접도에 관한 확률은, 주파수 이동의 크기가 증가하거나 진화가 진행된 시간이 증가하는 경우 감소하되, 상기 주파수 이동의 크기는 1보다 클 수 있다.
상기 싱글릿은 동일한 유니타리 동작 하에서 회전적으로 변화하지 않는 고차 스핀 각 운동량을 가질 수 있다.
상기 싱글릿 상태는, 주파수 이동이 존재하는 경우에 진화할 수 있다.
양자 주파수 동기화 시스템은, 제1 장치; 및 상기 제1 장치와 싱글릿 상태를 공유하는 제2 장치;를 포함하되, 상기 제1 장치 및 상기 제2 장치 중 적어도 하나는 상기 싱글릿 상태를 이용하여 주파수 이동에 기인한 탈동기화 여부를 판단하고, 상기 탈동기화의 평가 결과를 기반으로 재동기화를 수행할 수 있다.
상기 제1 장치 및 상기 제2 장치 중 적어도 하나는, 상기 싱글릿의 진화된 상태에 대한 지역 측정을 수행할 수 있다.
상기 제1 장치 및 상기 제2 장치 중 적어도 하나는, 양 연산 값 측정방법을 이용하여 상기 싱글릿의 진화된 상태에 대한 지역 측정을 수행할 수 있다.
상기 제1 장치 및 상기 제2 장치 중 적어도 하나는, 상기 싱글릿의 진화된 상태를 기반으로 주파수 이동을 결정할 수 있다.
양자 주파수 동기화 장치는, 다른 장치와 공유되는 싱글릿 상태를 이용하여 주파수 이동에 기인한 탈 동기화 여부를 판단하는 탈동기화판단부; 및 상기 탈 동기화의 판단 결과를 기반으로 재동기화를 수행하는 재동기화처리부;를 포함할 수 있다.
상기 탈동기화판단부는, 싱글릿의 진화된 상태에 대한 지역 측정을 수행할 수 있다.
상기 탈동기화판단부는, 양 연산 값 측정 방법을 이용하여 상기 싱글릿의 진화된 상태에 대한 지역 측정을 수행할 수 있다.
상기 탈동기화판단부는 상기 싱글릿의 진화된 상태를 기반으로 주파수 이동을 결정할 수 있다.
상기 싱글릿의 진화된 상태와 원 싱글릿 상태 사이의 근접도에 관한 확률은, 주파수 이동의 크기가 증가하거나 진화가 진행된 시간이 증가하는 경우 감소하되, 상기 주파수 이동의 크기는 1보다 클 수 있다.
상기 싱글릿은 동일한 유니타리 동작 하에서 회전적으로 변화하지 않는 고차 스핀 각 운동량을 가질 수 있다.
상기 싱글릿 상태는, 주파수 이동이 존재하는 경우에 진화할 수 있다.
클락에 대한 양자 주파수 동기화 방법에 있어서, 클락은 네트워크 상에서 외부의 장치와 싱글릿 상태를 공유하도록 마련되고, 상기 방법은 상기 클락이 상기 싱글릿 상태를 기반으로 주파수 이동에 따른 탈 동기화 여부를 판단하는 단계; 및 상기 클락이 상기 탈동기화의 판단 결과를 기반으로 상기 클락의 주파수에 대한 재동기화를 수행하는 단계;를 포함할 수 있다.
상술한 양자 주파수 동기화 시스템, 양자 주파수 동기화 장치, 양자 주파수 동기화 방법 및 클락에 대한 양자 주파수 동기화 방법에 의하면, 매우 정밀하게 시간 동기화를 수행할 수 있게 되는 효과를 얻을 수 있다.
상술한 양자 주파수 동기화 시스템, 양자 주파수 동기화 장치, 양자 주파수 동기화 방법 및 클락에 대한 양자 주파수 동기화 방법에 의하면, 주파수를 동기화함에 있어서 다분(multipartite) 얽힘보다 상대적으로 준비하기 용이하고 잡음에 상대적으로 덜 취약한 스핀 싱글릿(spin singlet)을 이용함으로써 하이젠베르그 한계의 규모 내에서 매우 높은 정밀도를 제공할 수 있게 되는 효과도 얻을 수 있다.
상술한 양자 주파수 동기화 시스템, 양자 주파수 동기화 장치, 양자 주파수 동기화 방법 및 클락에 대한 양자 주파수 동기화 방법에 의하면, 고전적인 자원(예를 들어, 고전적인 양자 시템 장치 및/또는 고전적 통신 방법 등)만을 사용하여, 표준 양자 제한을 넘어서는 정밀성으로 공간적으로 분산된 클락을 동기화할 수 있는 효과를 얻을 수도 있다.
상술한 양자 주파수 동기화 시스템, 양자 주파수 동기화 장치, 양자 주파수 동기화 방법 및 클락에 대한 양자 주파수 동기화 방법에 의하면, 양자 주파수 동기화에 있어서 결합 측정 대신에 오직 지역적 양자 자원만을 요구하기 때문에, 동기화의 편의성, 신속성 및 경제성이 재고되는 효과도 얻을 수 있다.
도 1은 양자 주파수 동기화 시스템의 일 실시예에 대한 도면이다.
도 2는 클락 네트워크의 일 실시예에 대한 구조도이다.
도 3은 도 4는 χ가 1.1인 경우, t1 시점에서 진화된 상태의 일례에 대한 실수부의 계수를 도시한 도면이다.
도 4는 χ가 1.1인 경우, t1 시점에서 진화된 상태의 일례에 대한 허수부의 계수를 도시한 도면이다
도 5는 χ가 1.1인 경우, t2 시점에서 진화된 상태에 대한 실수부의 계수를 도시한 도면이다
도 6은 χ가 1.1인 경우, t2 시점에서 진화된 상태에 대한 허수부의 계수를 도시한 도면이다
도 7은 χ가 1.2인 경우, t1 시점에서 진화된 상태의 일례에 대한 실수부의 계수를 도시한 도면이다.
도 8은 χ가 1.2인 경우, t1 시점에서 진화된 상태의 일례에 대한 실수부의 계수를 도시한 도면이다.
도 9는 싱글릿 상태에 대한 진화된 상태의 근접도를 나타내는 확률 변화의 일례를 그래프로 도시한 것이다.
도 10은 상태의 진화의 측정에 관한 도면이다.
도 11은 양자 주파수 동기화 방법의 일 실시예에 대한 흐름도이다.
이하 명세서 전체에서 동일 참조 부호는 특별한 사정이 없는 한 동일 구성요소를 지칭한다. 이하에서 사용되는 '부'가 부가된 용어는, 소프트웨어 또는 하드웨어로 구현될 수 있으며, 실시예에 따라 '부'가 하나의 부품으로 구현되거나, 하나의 '부'가 복수의 부품들로 구현되는 것도 가능하다.
명세서 전체에서 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 어떤 부분과 다른 부분에 따라서 물리적 연결을 의미할 수도 있고, 또는 전기적으로 연결된 것을 의미할 수도 있다.
또한, 어떤 부분이 다른 부분을 포함한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 부분 이외의 또 다른 부분을 제외하는 것이 아니며, 설계자의 선택에 따라서 또 다른 부분을 더 포함할 수 있음을 의미한다.
제 1 이나 제 2 등의 용어는 하나의 부분을 다른 부분으로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 특별한 기재가 없는 이상 이들이 순차적인 표현을 의미하는 것은 아니다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 예외가 있지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다.
이하 도 1 내지 도 10을 참조하여 양자 주파수 동기화 시스템 및 양자 주파수 동기화 장치의 여러 실시예에 대해서 설명하도록 한다.
도 1은 양자 주파수 동기화 시스템의 일 실시예에 대한 도면이다.
도 1에 도시된 바를 참조하면, 양자 주파수 동기화 시스템(1)은 적어도 하나의 양자 주파수 동기화 장치(10, 20)를 포함할 수 있다. 도 1에는 두 개의 양자 주파수 동기화 장치(10, 20)가 도시되어 있으나, 양자 주파수 동기화 장치(10, 20)의 개수는 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 양자 주파수 동기화 시스템(1)은 하나의 양자 주파수 동기화 장치(10, 20)만을 포함할 수도 있고, 셋 이상의 양자 주파수 동기화 장치(미도시)를 포함할 수도 있다. 양자 주파수 동기화 시스템(1)에 복수의 양자 주파수 동기화 장치(10, 20)가 마련된 경우, 양 양자 주파수 동기화 장치(10, 20)는 소정의 채널(2)을 통해 상호 적어도 하나의 싱글릿 상태(singlet state)를 공유하도록 마련된다. 여기서, 싱글릿은 동일한 유니타리 동작하에서 회전적으로 변화하지 않는 고차 스핀 각 운동량을 갖는 것일 수 있다.
양자 주파수 동기화 장치(10, 20)는, 양자 주파수 동기화가 필요하거나 및/또는 양자 주파수 동기화를 수행할 수 있도록 마련된 소정의 장치를 포함할 수 있다. 예를 들어, 양자 주파수 동기화 장치(10, 20)는 클락을 포함할 수 있으며, 또한 소정의 컴퓨팅 장치(예를 들어, 데스크톱 컴퓨터, 랩톱 컴퓨터 및/또는 양자 컴퓨터 등)를 포함할 수도 있다. 또한, 양자 주파수 동기화 장치(10, 20)는, 양자 주파수 동기화에 따라 시간을 동기화할 수 있는 각종 단말 장치(예를 들어, 스마트폰이나 태블릿 피씨 등)도 포함할 수 있으며, 이들 외에도 양자 주파수 동기화를 위해 특별히 고안된 다른 장치(들)도 포함할 수 있다.
소정의 채널(2)은 종래의 통신 네트워크를 이용하여 구현될 수도 있다. 예를 들어, 소정의 채널(2)은 통상 알려진 유선 통신 네트워크, 무선 통신 네트워크 또는 이들의 조합을 이용하여 구현될 수도 있다. 또한, 소정의 채널(2)은 양자 주파수 동기화를 위해 특별히 고안된 것일 수도 있다.
일 실시예에 의하면, 양자 주파수 동기화 장치(10, 20)는, 탈동기화판단부(11, 21) 및 재동기화처리부(12, 22)를 포함할 수도 있다.
일 실시예에 의하면, 탈동기화판단부(11, 21)는 탈동기화판단부(11, 21)가 설치된 장치(11, 21) 또는 외부의 다른 장치(21, 11) 등의 탈 동기화 여부를 결정할 수 있다. 일 실시예에 의하면, 탈동기화판단부(11, 21)는, 싱글릿의 진화된 상태를 측정하고, 측정된 진화된 상태를 이용하여 주파수 이동 및 관련 파라미터를 추정할 수 있다. 실시예에 따라서, 탈동기화판단부(11, 21)는, 주파수 이동을 추정하기 위하여 양 연산자 값 측정 방법(POVM, Positive Operator Valued Measure)을 이용할 수도 있다. 이 경우, 싱글릿의 진화된 상태는 양 연산자 값 측정 방법에 의해 지역적으로 측정될 수 있다. 다시 말해서, 특정한 장치, 예를 들어 상술한 양자 주파수 동기화 장치(10, 20) 중 적어도 하나의 탈 동기화 여부는, 탈 동기화가 발생된 장치, 즉 상술한 양자 주파수 동기화 장치(10, 20) 중 적어도 하나의 자원을 이용하여 수행될 수 있다. 이에 대한 자세한 설명은 후술한다.
재동기화처리부(12, 22)는, 탈동기화판단부(11, 21)에 의해 결정된 바에 따라서 클락 등의 주파수(주파수를 포함 가능하다)를 조정하여 재 동기화를 수행하도록 마련된 것일 수도 있다.
탈동기화판단부(11, 21) 및 재동기화처리부(12, 22)는, 하나의 물리적 장치를 이용하여 구현될 수도 있다. 즉, 하나의 물리적 장치(예를 들어, 프로세서)가 상술한 탈동기화판단부(11, 21) 및 재동기화처리부(12, 22)로 동작할 수도 있다. 또한, 탈동기화판단부(11, 21) 및 재동기화처리부(12, 22)는 둘 이상의 상호 구분되는 물리적 장치를 이용하여 구현되는 것도 가능하다.
일 실시예에 따르면, 탈동기화판단부(11, 21) 및 재동기화처리부(12, 22)는, 하나 또는 둘 이상의 프로세서를 이용하여 구현될 수도 있다. 프로세서는 양자 주파수 동기화 장치(10, 20)의 전반적인 동작을 제어하거나 및/또는 양자 주파수 동기화 장치(10, 20)의 동작에 필요한 각종 연산/처리를 수행할 수 있도록 마련된 것일 수 있다. 프로세서는 메모리 장치(미도시)에 저장된 애플리케이션을 구동시켜, 미리 정의된 연산, 판단, 처리 및/또는 제어 동작 등을 수행하는 등과 같이 다양한 동작을 수행할 수 있도록 마련된 것일 수도 있다. 프로세서는, 중앙 처리 장치나, 애플리케이션 프로세서나, 마이크로 컴퓨터 등과 같은 범용 전자 장치를 이용하여 구현될 수도 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 프로세서는 동기화의 수행을 위해 특별히 제작된 전자 장치를 이용하여 구현될 수도 있다. 프로세서 등은, 하나 또는 둘 이상의 반도체 칩 및 관련 부품을 이용하여 제작된 것일 수 있다.
양자 주파수 동기화 장치(10, 20)는, 각각 통신부(13, 23)를 더 포함하는 것도 가능하다. 통신부(13, 23)는 채널(2)에 접속하여, 상호 공간적으로 이격된 양자 주파수 동기화 장차(10, 20)가 정보 등을 송수신하거나 또는 공유할 수 있도록 마련된다.
상술한 양자 주파수 동기화 장치(10, 20) 및 양자 주파수 동기화 장치(10, 20)를 포함하는 양자 주파수 동기화 시스템(1)를 설명하기에 앞서, 양자 주파수 동기화 장치(시스템) 내에서의 진화에 대해 먼저 설명하도록 한다.
양자 주파수 동기화 장치(10, 20)의 에너지 고유 상태는 양자 주파수 동기화 장치(10, 20) 내에서의 자연적 진화를 통제한다. 하나의 큐빗(qubit)에 대해서, |0>은 낮은 에너지 고유 상태 E1을 나타내고, |1>은 여기 상태 E2를 나타낸다고 하는 경우, 자연적 해밀토니안(Hamiltonian)은 하기의 수학식 1과 같은 형태를 같는다.
Figure 112018029835426-pat00001
한편, 이와 같은 해밀토니안에 대해서 유니타리 진화(unitary evolution)는 하기의 수학식 2와 같이 주어진다.
Figure 112018029835426-pat00002
여기서 t는 시간을, U0(t)는 시간에 대한 유니타리 진화 연산자를 나타낸다. M은 수학식 1의 자연적 해밀토니안이다. 하 바(~h, ha bar)는 플랑크 상수에 2π를 나눈 값이다.
수학식 1 및 수학식 2를 참조하면, 에너지 고유 상태 (|0>, |1>) 내의 큐빗은 진화하지 않는다. 그러나, 만약 두 상태 사이에 중첩이 존재한다면, 이는 자연적 해밀토니안(M) 하에서 진화하게 된다. 하지만, 싱글릿 상태(|Ψ'>)와 같은 얽힌 상태들은 각각의 지역적 입자의 진화를 위해서 각각의 지역적 입자에 따라 동작하는 해밀토니안에 의존하게 된다.
상술한 자연적 해밀토니안은, 하기의 수학식 3과 같은 외부 해밀토니안에 의해 대체될 수 있다.
Figure 112018029835426-pat00003
여기서, H는 외부 해밀토니안이고, Ω는 상태 사이의 라비 플로핑(Rabi flopping)의 라비 주파수를 의미한다. 다시 말해서, Ω는 원자 상태 전환의 지역적 주파수를 나타낸다. σx는 스핀을 나타낸다. 이 경우, 회전 프레임을 이용하면 자연적 해밀토니안(내부 해밀토니안) M을 상쇄시킬 수 있다. 구체적으로는 하기의 수학식 4와 같이 주어진 유니타리 진화(R(t))는 U0(t)를 상쇄시킬 수 있는데, 회전하는 프레임은 이와 같은 유니타리 진화(R(t))를 유발시켜 시스템, 즉, 장치(10, 20)에 영향을 주게 된다. 따라서, 회전 프레임을 이용하면 자연적 해밀토니안이 소거될 수 있게 된다.
Figure 112018029835426-pat00004
전체적인 해밀토니안(T)은 자연적 해밀토니안(M) 및 외부 해밀토니안(H)의 합으로 표현될 수 있다. 즉, T=M+U으로 정의될 수 있다. 이를 고려하면, 회전 프레임 해밀토니안 Hr은, 하기의 수학식 5로 주어질 수 있다.
Figure 112018029835426-pat00005
구체적으로 상술한 수학식 5는, 하기의 수학식 6 및 수학식 7을 이용하여 획득할 수 있다.
Figure 112018029835426-pat00006
Figure 112018029835426-pat00007
수학식 6은 슈뢰딩거 방정식이다. 현재의 상태에 대한 시간 도함수가 내부 해밀토니안(M) 및 외부 해밀토니안(H) 하에서 진화함을 고려하고, 곱셈애 대한 미분 방법을 이용하면, 상술한 수학식 6으로부터 상술한 수학식 7이 도출될 수 있다. 따라서, 회전 프레임 해밀토니안(Hr)은 수학식 7의 우변에 존재하고 내부 해밀토니안의 효과를 상쇄하는 R(t)HR†(t)로 주어지게 된다. 이런 이유로 양자 주파수 동기화 장치(10, 20)은 오직 외부 해밀토니안 H에 의해 진화하게 된다.
이하 양자 주파수 동기화 장치(10, 20)을 포함하는 양자 주파수 동기화 시스템(1)의 설정에 대해 설명한다.
도 2에 도시된 바를 참조하면, 양자 주파수 동기화 시스템(1)에 있어서, 각각의 양자 주파수 동기화 장치(10, 20, 예를 들어, 클락)는 편광(POL, Polarization)의 상태에 대한 정보(18, 28)와, 궤도 각 운동량(OAM, Orbital Angular Momentum)의 상태에 대한 정보(19, 29) 각각에 대한 정보를 소정의 채널(2)을 통해서 서로 공유힌다.
다시 말해서, 각각의 장치(10, 20, 예를 들어, 클락)은 해밀토니안 하에서 진화하는 클락 큐빗(2a)을 가질 수 있도록 마련되고, 또한, 각각의 장치(10, 20)는, 양자 쌍 내의 얽힌 상태(2b)를 이용할 수 있도록 마련된다. 양자 쌍 내의 얽힌 상태(2b)는, 후술하는 바와 같이 탈 동기화 검출 및 파라미터 추측에 이용될 수 있다. 여기서, 양자 쌍 내의 얽힌 상태(2b)는 자연스러운 파라메트릭 다운 변환 방법(spontaneous spontaneous parametric-down conversion)을 이용하여 생성된 것일 수 있다. 이 경우, 오직 스핀이 ±3/2인 입자(즉, j=±3/2)의 궤도 각 운동량(OAM, Orbital Angular Momentum)을 선택한 경우, 생성된 양자 쌍 중에서 최대한 얽힌 양자 상태는 도 2에 도시된 바와 같이 하기의 수학식 8으로 주어질 수 있다.
Figure 112018029835426-pat00008
수학식 8에서 레벨 0, 1, 2 및 3은 상이한 스핀 레벨을 의미한다. 실시예에 따라서, 스핀이 1/2인 벨 싱글릿을 선택할 수도 있으나, 벨 싱글릿에 대한 지역적 측정은, 하이델베르그 스케일링 대신에 짧은 잡음에 제한되는 스케일링을 수행해야 한다. 수학식 8로 표현되는 양자 상태는 해밀토니안에서 생성된 지역적 유니타리
Figure 112018029835426-pat00009
를 따르게 된다.
생성된 싱글릿 상태의 진화를 이용하는 경우, 동기화된 양자 클락의 생성이 가능하다. 만약 두 개의 공간적으로 분리된 입자가 동일하게 유니타리 진화 하에 존재한다면, 싱글릿 상태는 진화하지 않는다. 이 경우, 하나의 시나리오는 하기의 수학식 9로 주어진 해밀토니안에 의해 정의된 유니타니 U0(t)(수학식 2 참조)를 이용하는 것이다.
Figure 112018029835426-pat00010
수학식 9와 같은 해밀토니안에 대해서, 일정 기간(예를 들어, t = π/Ω) 동안 유지되는 레이저 펄스는 하기의 수학식 10과 같은 유니타리를 야기한다.
Figure 112018029835426-pat00011
그러나, 일반적으로 이는 상호간의 양자 시스템(bipartite quantum system), 예를 들어, 상술한 장치(10, 20)의 상태가 싱글릿이 아닌 경우에는 사실이 아니다.
도 2에 도시된 바와 같이, 양자 주파수 동기화 시스템(1)에서 두 개의 양자 주파수 동기화 장치(10, 20)는 n개의 싱글릿 상태를 공유할 수 있다. 싱글릿들은 동일한 유니타리 하에서 동시에 진화하도록 마련된다.
일 실시예에 의하면, 어느 하나의 양자 주파수 동기화 장치(10, 20), 일례로 제1 양자 주파수 동기화 장치(10)의 클록 큐빗(2a)은 하기의 수학식 11에 따른 해밀토니안 하에서 진화할 수 있다.
Figure 112018029835426-pat00012
여기서 Ω는 원래의 라비 주파수이고, χ는 원래의 주파수 Ω로부터 주파수적으로 이동한 정도(예를 들어, 원래의 주파수와 변경된 주파수 사이의 비율 등)을 나타낸다. 이하 주파수적으로 이동한 정도를 주파수 이동(frequency drift)이라 지칭한다.
만약 χ가 1이라면, 수학식 11은 수학식 9와 실질적으로 동일하다. 따라서, 어떠한 주파수 이동이 존재하지 않는다면(즉, χ가 1이라면), 싱글릿은 진화하지 않는다. 즉, 싱글릿은 e{ iHt }로 주어지는 동일한 유니타리 지역 동작 하에서는 진화하지 않는다.
만약 라비 주파수(일례로 지역적 레이저의 라비 주파수) 내에 주파수 이동이 존재한다면(예를 들어, χ가 1보다 크거나 또는 1보다 작아 1이 아닌 값을 갖는다면), 싱글릿은 진화하게 될 수 있다. 이 경우, 싱글릿의 상태 ρ는 새로운 밀도 행렬로 진화하게 될 수 있다.
라비 주파수에 주파수 이동이 존재하는 경우, 제1 양자 주파수 동기화 장치(10)에서의 큐빗에 대한 진화 유니타리는 하기의 수학식 12가 될 수 있다.
Figure 112018029835426-pat00013
여기서, H'는 전체적인 주파수 Ω' (Ω'= χΩ)에 대한 해밀토니안이다.
제1 양자 주파수 동기화 장치(10)에서는 이와 같은 주파수 이동(χ)에 기인하여 전체적인 주파수 Ω'가 형성된다. 이와 같은 변화는 이는 사인곡선적 성분(sinusoidal component)을 성분 기저에 도함으로써 싱글릿 상태를 진화시키는 것에 의해 표현될 수 있다.
도 3은 도 4는 χ가 1.1인 경우, t1 시점에서 진화된 상태의 일례에 대한 실수부의 계수를 도시한 도면이고, 도 4는 χ가 1.1인 경우, t1 시점에서 진화된 상태의 일례에 대한 허수부의 계수를 도시한 도면이다. 도 5는 χ가 1.1인 경우, t2 시점에서 진화된 상태에 대한 실수부의 계수를 도시한 도면이고, 도 6은 χ가 1.1인 경우, t2 시점에서 진화된 상태에 대한 허수부의 계수를 도시한 도면이다.
도 3 내지 도 6에서 z축은 실수부 또는 허수부의 계수의 값을 나타낸다. 도 9는 싱글릿 상태에 대한 진화된 상태의 근접도를 나타내는 확률 변화의 일례를 그래프로 도시한 것이다. 도 9에서 x축은 편차, 즉 주파수 이동(χ)을 나타내고, 높이는 확률(P)를 의미한다. 도 9에서 곡선은 주파수 이동(χ)에 따른 확률(P)의 변화를 나타낸다. 또한 수직선은 주파수 이동(χ)이 1.05로 주어졌을 때 시간의 경과에 따른 유니타리 진화 하에서의 전체적인 편차를 나타낸다.
t1 시점에서의 진화된 상태는 ρt1=|Ψt1><Ψt1|로 주어질 수 있으며, 이 경우, t1 시점에서 진화된 상태 ρt1은, 주파수 이동(χ)이 1.1로 주어진 경우(즉, 원래의 주파수 Ω에 대한 편차가 원래의 주파수의 1.1배인 경우), 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 나타나게 된다. 수학식 12에 따라 상태가 진화된다면, t2 시점에서의 진화된 상태 ρt2는 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이 나타나게 된다. 다시 말해서, 싱글릿의 진화된 상태는 시간의 흐름에 따라 계속해서 진화할 수 있으며, 순차적으로 도 3 및 도 4에 도시된 바와 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이 진화하게 될 수 있다.
도 7은 χ가 1.2인 경우, t1 시점에서 진화된 상태의 일례에 대한 실수부의 계수를 도시한 도면이고, 도 8은 χ가 1.2인 경우, t1 시점에서 진화된 상태의 일례에 대한 실수부의 계수를 도시한 도면이다. 도 3 내지 도 6과 동일하게 도 7 및 도 8의 x축은 실수부 및 허수부 각각의 계수의 값을 의미한다.
한편, χ가 1.2로 주어진 경우, t1 시점에서 진화된 상태 ρ't1는, 실수부의 계수는 도 7에 도시된 바와 같이 나타나고, 허수부의 계수는 도 8에 도시된 바와 같이 나타나게 된다. 도 5 및 도 6과, 도 7 및 도 8을 각각 비교하면, 양자는 실질적으로 동일한 형태를 가지고 있다. 다시 말해서, χ가 1.2인 경우에서 제1 시점에서 진화한 상태(단일 진화한 상태) ρ't1와 χ가 1.1인 경우에서 제2 시점에서 전화한 상태(복수 회수 진화한 상태) ρt2는 동일하다.
상술한 상태(예를 들어, 싱글릿이 일 회 또는 다 회 진화된 상태)와 원래의 싱글릿 상태 사이의 근접도(거리)는 하기의 수학식 13과 같이 확률(P)로 정의될 수 있다.
Figure 112018029835426-pat00014
도 3 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 확률(P)는 주파수 이동(χ)이 상대적으로 1에서 멀어질수록 및/또는 진화가 계속 될수록 감소하게 된다. 구체적으로 도 9에 도시된 수직선(들)을 참조하면, 주파수 이동(χ)의 값이 고정된 경우(예를 들어, 주파수 이동(χ)의 값이 1.05인 경우), 최초의 주파수 이동(χ)의 값은 도 9의 Pbi로 주어지나, 유니타리 진화의 진행에 따라서 그 값, 즉, 확률(P)는 1에서 점점 작아지게 된다. 또한, 도 9에 도시된 곡선을 참조하면, χ가 1보다 큰 경우에는 주파수 이동(χ)의 값이 커질수록 확률(P)는 감소하고 반대로 주파수 이동(χ)의 값이 작아질수록 확률(P)는 증가한다(그래프에서 1.0을 중심으로 우측 부분). 또한, χ가 1보다 작은 경우에는 주파수 이동(χ)의 값이 작을수록 확률(P)는 감소하고, 주파수 이동(χ)의 값이 클수록 확률(P)는 증가하게 된다(그래프 1.0을 중심으로 좌측 부분). 따라서, 1에 근접한 상대적으로 낮은 주파수 이동(χ)을 가지더라도 시간이 더 경과된 경우에서의 확률(P)은, 1로부터 이격되고 상대적으로 높은 주파수 이동(χ)을 가지되 시간이 덜 경과된 경우에서의 확률(P)과 그 값이 동일하게 될 수 있다.
상술한 바와 같은 주파수 이동(χ)을 정하기 위하여, 지역적 측정 및 전통적인 통신 수단이 이용될 수 있다. 이와 같은 지역적 측정 및 전통적인 통신의 이용은 요구되는 양자 자원을 최소화한다. 이를 위해, 하기의 수학식 14와 같이 변환이 이용될 수 있다.
Figure 112018029835426-pat00015
여기서, UA 및 UB는 수학식 10으로 정의된 유니타리와 동일하게 정의된다. 그러면, 주어진 주파수 이동(χ)에 대해서, 싱글릿 상태에 대한 등가의 유니타리 변환은 하기의 수학식 15와 같이 주어질 수 있다.
Figure 112018029835426-pat00016
상술한 바와 같이 진화된 상태 ρ는 소정의 방법을 이용하여 측정될 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상술한 주파수 이동(χ)에 따른 전체 시스템(1) 상에서의 탈 동기화를 판단하기 위해서, 양 연산자 값 측정 방법이 이용될 수 있다. 양 연산자 값 측정 방법은 하이젠베르그 스케일링(Heisenberg scaling) 내에서 주파수 이동(χ)을 추정하는데 있어서 최적의 측정 방법이 될 수 있다. 이와 같은 측정 연산자에 대해서 전통적인 피셔 정보(Fisher information)은 양자 피셔 정보(quantum Fisher information)과 동일하게 될 수 있다. 크라메르-라오 한계(CRB, Cramιr-Rao bound)를 통하여, 상술한 전통적인 피셔 정보는, 하기의 수학식 16과 같이 추정된 주파수 이동(χ) 내의 분산과 관련이 있다.
Figure 112018029835426-pat00017
수학식 16은 n개의 탐지 상태에 대해 정의된 것이다.
상술한 최적의 측정 연산자에 대해 획득된 양자 크라메르-라오 한계에 대해서 대응하는 관계는 하기의 수학식 17과 같이 주어질 수 있다.
Figure 112018029835426-pat00018
여기서, 좌측의 부등호는 양자 피셔 정보(
Figure 112018029835426-pat00019
)의 가법적 특성에 기인한 것이다. 그러나, 싱글릿 상태와 관련된 양자적 이득을 통해서 양자 피셔 정보는, 사용된 탐지 상태의 개수의 제곱근으로 스케일링될 수 있다. 이와 같은 이득은 하이젠베르그 스케일링으로 이어진다. 여기서, 하이젠베르그 스케일링에서는 파라미터 추정 내의 분산이 하기의 수학식 18과 같이 스케일링될 수 있다.
Figure 112018029835426-pat00020
탐지 상태는 순수한 스핀 싱글릿이라는 연구 하에서 이와 같은 경우에서의 양자 피셔 정보(
Figure 112018029835426-pat00021
)는 하기의 수학식 19와 같이 표현될 수 있다.
Figure 112018029835426-pat00022
여기서, 연산자는 σx이다. 그러므로, 양자 피셔 정보(
Figure 112018029835426-pat00023
)는 하기의 수학식 20과 같이 연산될 수 있으며, 이에 따라 5의 값을 가질 수 있다.
Figure 112018029835426-pat00024
이 경우, 계측을 위해 최적인 방법으로 지역적 투영 측정 기반 양 연산자 값 측정 방법(local projective measurement based POVM)이 이용될 수 있다. 일 실시예에 의하면, 지역적 투영 측정 기반 연산자 값 측정 방법은 하기의 수학식 20을 이용하여 수행될 수 있다.
Figure 112018029835426-pat00025
다시 말해서, 진화된 상태(예를 들어, ρt1)은 수학식 21에 의해 주어지는 주어진 파울리-z 기저를 기반으로 지역적으로 측정될 수 있게 된다.
도 10은 상태의 진화의 측정에 관한 도면이다. 구체적으로 도 10은 주파수 편차 추정을 위한 계측적 분석을 도시한 것이다.
도 10에 도시된 바를 참조하면, 싱글릿 상태 |Ψ>는 제1 양자 주파수 동기화 장치(10)의 싱글릿 상태(ρA) 및/또는 제1 양자 주파수 동기화 장치(10)의 싱글릿 상태(ρB)를 포함한다. 이 경우, 양 양자 주파수 동기화 장치(10, 20) 중 어느 하나, 일례로 제1 양자 주파수 동기화 장치(10)의 싱글릿 상태(ρA)는
Figure 112018029835426-pat00026
에 의해 진화된 상태(ρ'A)로 진화하게 된다. 다른 장치, 일례로 제2 양자 주파수 동기화 장치(20)의 싱글릿 상태(ρB)는 원래의 싱글릿 상태를 유지한다. 각 양자 주파수 동기화 장치(10, 20)의 싱글릿 상태(ρ'A, ρB)들은 각 양자 주파수 동기화 장치(10, 20)에 의해 측정될 수 있다. 이 경우, 각 양자 주파수 동기화 장치(10, 20)는 각각 독립적으로 싱글릿 상태(ρ'A, ρB)를 측정하게 된다. 이에 따라 측정된 값 σzA 및 σzB는 수학식 20에 대입될 수 있으며, 이에 따라 지역적 투영 측정 기반 연산자 값 측정 방법이 수행되게 된다. 한편, 이 경우, 수학식 9와 같이 주어진 해밀토니안 σx는, 주파수 이동(χ)에 대해 선형적으로 종속되어 유니타리 U를 생성하게 된다.
이와 같은 방법에 의한 측정은 상이한 결과의 확률에 의존하는 특정한 확률 분포를 내놓는다. 수학식 21에 의거하여 투영 측정을 이용하는 측정 방법에 따르는 4개의 결과에 대한 확률 분포는 하기의 수학식 22과 같이 주어진다.
Figure 112018029835426-pat00027
이산적 결과에 대한 전통적인 피셔 정보(F)는 하기의 수학식 23과 같이 주어질 수 있다.
Figure 112018029835426-pat00028
여기서, 수학식 23의 미분항은, 하기의 수학식 24와 같이 표현될 수 있다.
Figure 112018029835426-pat00029
이와 같은 측정 방법에 있어서 전통적인 피셔 정보 F는 모든 4개의 결과값을 합산하여 획득 가능하며, 구체적으로는 5(=4j(j+1)/3)의 값을 가지게 된다. 이 값은 파라미터에 독립적이면서 양자 피셔 정보(
Figure 112018029835426-pat00030
)와 동일하게 된다(수학식 20 참조). 이는 상술한 양자 궤도 값 측정 방법은 최적의 측정 방법임을 나타내고 있다. 또한, 이는 최대한 얽힌 싱글릿 상태가 유니타리의 고유 벡터와 동일한 기저 벡터를 구비하고 있는 한 추정된 주파수 이동(χ)의 분산 내에서 달성되는 스케일링은 하이젠베르그 한도에 의해 스케일링 될 수 있음 역시도 나타낸다.
상술한 양자 주파수 동기화 장치(10, 20) 및/또는 이를 포함하는 양자 주파수 동기화 시스템(1)은, 원자 시계나, 양자 컴퓨터나, 내비게이션 장치나, 로컬리제이션을 요구하는 장치들이나, 및/또는 기초 물리학(예를 들어, 중력파)과 관련된 발견을 위한 장치 등에 다양한 분야에 채용 및 적용될 수 있다. 따라서, 상술한 장치 등이 상술한 양자 주파수 동기화 장치(10, 20) 및/또는 이를 포함하는 양자 주파수 동기화 시스템(1)에서 설명된 구조, 부품, 방법 또는 이들의 조합 등을 채용하여 구현된 실시예들 역시 상술한 양자 주파수 동기화 장치(10, 20) 및/또는 이를 포함하는 양자 주파수 동기화 시스템(1)에 포함된다.
이하 도 11을 참조하여 양자 주파수 동기화 방법의 일 실시예에 대해서 설명하도록 한다.
도 11은 양자 주파수 동기화 방법의 일 실시예에 대한 흐름도이다.
도 11에 도시된 바에 의하면, 먼저 싱글릿 상태를 기반으로 주파수 이동에 따른 탈 동기화 여부가 판단된다(S100). 여기서, 탈 동기화 판단은 양자 주파수 동기화 시스템에 포함되는 적어도 하나의 양자 주파수 동기화 장치에 의해 수행될 수 있다. 만약 시스템이 복수의 양자 주파수 동기화 장치를 포함하는 경우, 복수의 양자 주파수 동기화 장치는 서로 싱글릿 상태를 공유할 수 있도록 마련된 것일 수 있다.
싱글릿 상태는 동일한 유니타리 동작 하에서 회전적으로 변화하지 않는 고차 스핀 각 운동량을 갖는 것일 수 있다.
일 실시예에 의하면, 탈 동기화 여부의 판단은 싱글릿의 진화된 상태를 기반으로 수행될 수 있다. 먼저 싱글릿의 진화된 상태에 대한 측정이 수행된다. 싱글릿 상태는 주파수 이동이 존재하는 경우에 진화하므로, 싱글릿의 진화된 상태에 대한 측정으로부터 주파수 이동이 추정 및 판단될 수 있다. 이 경우, 싱글릿 상태의 진화에 대한 측정은 양 연산 값 측정 방법을 이용하여 수행될 수 있다.
한편, 싱글릿의 진화된 상태와 원 싱글릿 상태 사이의 근접도는 소정의 확률로 정의될 수 있다. 구체적으로 상기 싱글릿의 진화된 상태와 원 싱글릿 상태 사이의 근접도에 관한 확률은, 도 9에 도시된 바 및 수학식 13에 기재된 바와 같이 정의될 수 있으며, 이 확률은 주파수 이동의 크기가 1보다 큰 경우 주파수 이동의 크기가 증가하거나 및/또는 진화가 진행된 시간이 증가하는 경우에는 감소하게 된다.
상술한 적어도 하나의 양자 주파수 동기화 장치 내의 싱글릿 상태 측정은, 양자 주파수 동기화 장치에 마련된 자원을 이용하여 적어도 하나의 양자 주파수 동기화 장치에 의해 수행될 수 있다(즉, 지역적 측정이 수행된다).
순차적으로 탈 동기화 여부의 판단 결과에 따라 주파수의 재동기화가 수행될 수 있다(S200). 이 경우, 상술한 단계 S100에서 탈 동기화가 발생되지 않았다고 판단되면, 주파수의 재동기화는 수행되지 않으며, 탈 동기화가 발생되었다고 판단되면, 주파수의 재동기화는 수행된다.
상술한 실시예에 따른 양자 주파수 동기화 방법은, 동일하게 또는 일부 변형을 거쳐 클락의 주파수 동기화 방법에도 적용될 수 있다. 이 경우, 상술한 양자 주파수 동기화 장치 중 적어도 하나는 클락이 될 수 있으며, 클락은 클락 내에 마련된 자원을 이용하여 싱글릿 상태를 기반으로 주파수 이동에 따른 탈 동기화 여부를 판단하고, 판단 결과에 따라서 클락의 주파수에 대한 재동기화를 수행하게 된다.
상술한 실시예에 따른 양자 주파수 동기화 방법 및 클락에 대한 양자 주파수 동기화 방법은, 그 전부 또는 일부가 컴퓨터 장치에 의해 구동될 수 있는 프로그램의 형태로 구현될 수도 있다. 여기서 프로그램은, 프로그램 명령, 데이터 파일 및 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 프로그램은 기계어 코드나 고급 언어 코드를 이용하여 설계 및 제작된 것일 수 있다. 프로그램은 상술한 방법을 구현하기 위하여 특별히 설계된 것일 수도 있고, 컴퓨터 소프트웨어 분야에서 통상의 기술자에게 기 공지되어 사용 가능한 각종 함수나 정의를 이용하여 구현된 것일 수도 있다. 또한, 여기서, 컴퓨터 장치는, 프로그램의 기능을 실현 가능하게 하는 동기화처리부나 메모리 등을 포함하여 구현된 것일 수 있으며, 필요에 따라 통신 장치를 더 포함할 수도 있다.
상술한 양자 주파수 동기화 방법 및 클락에 대한 양자 주파수 동기화 방법을 구현하기 위한 프로그램은, 컴퓨터에 의해 판독 가능한 기록 매체에 기록될 수 있다. 컴퓨터에 의해 판독 가능한 기록 매체는, 예를 들어, 하드 디스크나 플로피 디스크와 같은 자기 디스크 저장 매체, 자기 테이프, 콤팩트 디스크나 디브이디와 같은 광 기록 매체, 플롭티컬 디스크와 같은 자기-광 기록 매체 및 롬, 램 또는 플래시 메모리 등과 같은 반도체 저장 장치 등 컴퓨터 등의 호출에 따라 실행되는 특정 프로그램을 저장 가능한 다양한 종류의 하드웨어 장치를 포함할 수 있다.
이상 양자 주파수 동기화 시스템, 양자 주파수 동기화 장치, 양자 주파수 동기화 방법 및 클락에 대한 양자 주파수 동기화 방법의 여러 실시예에 대해 설명하였으나, 양자 주파수 동기화 시스템, 양자 주파수 동기화 장치, 양자 주파수 동기화 방법 및 클락에 대한 양자 주파수 동기화 방법은 오직 상술한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 상술한 실시예를 기초로 수정 및 변형하여 구현 가능한 다양한 장치나 방법 역시 상술한 양자 주파수 동기화 시스템, 양자 주파수 동기화 장치, 양자 주파수 동기화 방법 및 클락에 대한 양자 주파수 동기화 방법의 일례가 될 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성 요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나 다른 구성 요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 또는 치환되더라도 상술한 양자 주파수 동기화 시스템, 양자 주파수 동기화 장치, 양자 주파수 동기화 방법 및 클락에 대한 양자 주파수 동기화 방법의 일 실시예가 될 수 있다.
10: 제1 양자 주파수 동기화 장치 11: 제1 탈동기화판단부
12: 제1 재동기화처리부
20: 제2 양자 주파수 동기화 장치 21: 제2 탈동기화판단부
22: 제2 재동기화처리부

Claims (20)

  1. 싱글릿 상태(singlet state)를 서로 공유하는 제1 장치 및 제2 장치를 포함하는 네트워크 내에서의 양자 주파수 동기화 방법에 있어서,
    상기 싱글릿 상태를 기반으로 주파수 이동(frequency drift)에 따른 탈 동기화(desynchronization) 여부를 판단하는 단계; 및
    상기 탈동기화의 판단 결과를 기반으로 재동기화(resynchronization)를 수행하는 단계;를 포함하는 양자 주파수 동기화 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 싱글릿 상태를 기반으로 주파수 이동에 기인한 탈동기화 여부를 판단하는 단계는,
    상기 제1 장치 및 상기 제2 장치 중 적어도 하나에서 상기 싱글릿의 진화된 상태에 대한 지역적 측정이 수행되는 단계;를 포함하는 양자 주파수 동기화 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 싱글릿의 진화된 상태에 대한 지역적 측정은 양 연산 값 측정(POVM, Positive Operator Valued Measurement) 방법을 이용하여 수행되는 양자 주파수 동기화 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 싱글릿의 진화된 상태에 대한 지역적 측정은, 상기 제1 장치 및 상기 제2 장치 중 적어도 하나에 대해서 수행되는 양자 주파수 동기화 방법.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 싱글릿 상태를 이용하여 주파수 이동에 기인한 탈동기화 여부를 판단하는 단계는,
    상기 싱글릿의 진화된 상태를 기반으로 주파수 이동을 결정하는 단계;를 더 포함하는 양자 주파수 동기화 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 싱글릿의 진화된 상태와 원 싱글릿 상태 사이의 근접도에 관한 확률은, 주파수 이동의 크기가 증가하거나 진화가 진행된 시간이 증가하는 경우 감소하되, 상기 주파수 이동의 크기는 1보다 큰 양자 주파수 동기화 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 싱글릿은 동일한 유니타리 동작 하에서 회전적으로 변화하지 않는 고차 스핀 각 운동량을 갖는 양자 주파수 동기화 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 싱글릿 상태는, 주파수 이동이 존재하는 경우에 진화하는 양자 주파수 동기화 방법.
  9. 제1 장치; 및
    상기 제1 장치와 싱글릿 상태를 공유하는 제2 장치;를 포함하되,
    상기 제1 장치 및 상기 제2 장치 중 적어도 하나는 상기 싱글릿 상태를 이용하여 주파수 이동에 기인한 탈동기화 여부를 판단하고, 상기 탈동기화의 평가 결과를 기반으로 재동기화를 수행하는 양자 주파수 동기화 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1 장치 및 상기 제2 장치 중 적어도 하나는, 상기 싱글릿의 진화된 상태에 대한 지역 측정을 수행하는 양자 주파수 동기화 시스템.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1 장치 및 상기 제2 장치 중 적어도 하나는, 양 연산 값 측정방법을 이용하여 상기 싱글릿의 진화된 상태에 대한 지역 측정을 수행하는 양자 주파수 동기화 시스템.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 제1 장치 및 상기 제2 장치 중 적어도 하나는, 상기 싱글릿의 진화된 상태를 기반으로 주파수 이동을 결정하는 양자 주파수 동기화 시스템.
  13. 다른 장치와 공유되는 싱글릿 상태를 이용하여 주파수 이동에 기인한 탈 동기화 여부를 판단하는 탈동기화판단부; 및
    상기 탈 동기화의 판단 결과를 기반으로 재동기화를 수행하는 재동기화처리부;를 포함하는 양자 주파수 동기화 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 탈동기화판단부는, 싱글릿의 진화된 상태에 대한 지역 측정을 수행하는 양자 주파수 동기화 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 탈동기화판단부는, 양 연산 값 측정 방법을 이용하여 상기 싱글릿의 진화된 상태에 대한 지역 측정을 수행하는 양자 주파수 동기화 장치.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 탈동기화판단부는 상기 싱글릿의 진화된 상태를 기반으로 주파수 이동을 결정하는 양자 주파수 동기화 장치.
  17. 제13항에 있어서,
    상기 싱글릿의 진화된 상태와 원 싱글릿 상태 사이의 근접도에 관한 확률은, 주파수 이동의 크기가 증가하거나 진화가 진행된 시간이 증가하는 경우 감소하되, 상기 주파수 이동의 크기는 1보다 큰 양자 주파수 동기화 장치.
  18. 제13항에 있어서,
    상기 싱글릿은 동일한 유니타리 동작 하에서 회전적으로 변화하지 않는 고차 스핀 각 운동량을 갖는 양자 주파수 동기화 장치.
  19. 제13항에 있어서,
    상기 싱글릿 상태는, 주파수 이동이 존재하는 경우에 진화하는 양자 주파수 동기화 장치.
  20. 네트워크 상에서 외부의 장치와 싱글릿 상태를 공유하도록 마련된 클락에 대한 양자 주파수 동기화 방법에 있어서,
    상기 클락이 상기 싱글릿 상태를 기반으로 주파수 이동에 따른 탈 동기화 여부를 판단하는 단계; 및
    상기 클락이 상기 탈동기화의 판단 결과를 기반으로 상기 클락의 주파수에 대한 재동기화를 수행하는 단계;를 포함하는 클락에 대한 양자 주파수 동기화 방법.
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