KR102400641B1 - 거리 측정 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

양자 광원에 의해 방출된 광자쌍이 직접적으로 제1 검출기에 도달하는데 소요된 시간인, 제1 도달 시간을 소정의 시간 범위동안 기록하는 단계, 상기 양자 광원에 의해 방출된 광자쌍이 타겟에 투과 또는 반사되어 제2 검출기에 도달하는데 소요된 시간인, 제2 도달 시간을 상기 소정의 시간 범위동안 기록하는 단계, 복수의 제1 도달 시간 및 복수의 제2 도달 시간의 차이에 기초하여 상기 광자쌍의 비고전적 상관관계를 측정하는 단계 및 상기 측정 결과에 따라 상기 타겟과의 거리를 계산하는 단계를 포함하는, 타겟과의 거리 측정 방법 및 장치를 제공한다.

Description

거리 측정 장치 및 방법{APPARATUS FOR DISTACE MEASUREMENT AND METHOD THEREOF}
본 개시는 광자쌍의 비고전적 상관관계를 이용하여 타겟과의 거리를 측정하는 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
시간-상관 단일 광자 계수(TCSPC, Time correlated single photon counting) 측정은 주로 시분해 분광학(time-resolved spectroscopy) 분야에서 형광수명의 계산을 위해 활용되는 것으로, 광자마다 들뜸과 방출 사이의 시간 차이를 측정하여 시간에 따라 방출되는 광자의 분포를 얻는 방법을 의미한다. TCSPC를 활용하면 광자의 비고전적(non-classical) 성질, 단일 광자의 성질, 독립된 광자들의 양자 간섭 성질 등을 확인할 수 있다. 이 중에서, 광자쌍의 시간적 상관관계에 관한 성질은 양자 광학(quantum optics)에서 광자의 특성을 확인할 수 있는 중요한 지표로 활용되고 있다.
광자쌍의 시간적 상관관계는 광자 검출기에 의해 광자쌍이 검출되면, 검출된 광자쌍의 도달 시간에 관한 정보에 기초하여 수행될 수 있다. 만약 광자쌍이 비고전적 강한 상관관계(non-classical strong correlation)를 갖는 경우, 고전적 상관관계를 갖는 광자쌍에 비해 높은 신호 대비 잡음비(SNR, signal to noise ratio)를 나타내기 때문에, 잡음이 많은 환경에서도 비교적 강한 신호를 획득할 수 있다.
한편, 타겟과의 거리가 멀어질수록, 타겟에 투과 또는 반사되어 수신되는 신호에는 더 많은 잡음이 포함될 수 있다. 따라서 거리를 측정하는 양자 레이다(quantum radar)에 비고전적 강한 상관관계를 갖는 광자쌍을 활용한다면 높은 SNR 신호를 이용하여 측정 정확도를 향상시킬 수 있다. 이에 따라, 광자쌍의 비고전적 상관관계를 이용한 거리 측정 장치에 대한 연구가 진행 중에 있다.
본 실시 예가 해결하고자 하는 과제는, 광자쌍이 광자 검출기에 도달하는데 소요된 시간인 도달 시간에 기초하여, 광자쌍의 비고전적 상관관계를 찾고, 이를 이용하여 타겟과의 거리를 측정하는 방법 및 장치를 제공하는데 있다.
본 실시 예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 이하의 실시 예들로부터 또 다른 기술적 과제들이 유추될 수 있다.
제1 실시 예에 따라, 타겟과의 거리를 측정하기 위한 방법은, 양자 광원에 의해 방출된 광자쌍이 직접적으로 제1 검출기에 도달하는데 소요된 시간인, 제1 도달 시간을 소정의 시간 범위동안 기록하는 단계, 상기 양자 광원에 의해 방출된 광자쌍이 타겟에 투과 또는 반사되어 제2 검출기에 도달하는데 소요된 시간인, 제2 도달 시간을 상기 소정의 시간 범위동안 기록하는 단계, 복수의 제1 도달 시간 및 복수의 제2 도달 시간의 차이에 기초하여 상기 광자쌍의 비고전적 상관관계를 측정하는 단계 및 상기 측정 결과에 따라 상기 타겟과의 거리를 계산하는 단계를 포함할 수 있다.
제2 실시 예에 따라, 타겟과의 거리를 측정하는 장치는, 양자 광자쌍을 방출하는, 양자 광원, 상기 광자쌍을 상기 양자 광원으로부터 직접적으로 소정의 시간 범위동안 검출하는, 제1 검출기, 타겟에 투과 또는 반사된 상기 광자쌍을 상기 소정의 시간 범위동안 검출하는, 제2 검출기 및 상기 광자쌍이 상기 제1 검출기에 도달하는데 소요된 시간인 제1 도달 시간을 소정의 시간 범위동안 기록하고, 상기 광자쌍이 상기 제2 검출기에 도달하는데 소요된 시간인 제2 도달 시간을 소정의 시간 범위동안 기록하고, 복수의 제1 도달 시간 및 복수의 제2 도달 시간의 차이에 기초하여 상기 광자쌍의 비고전적 상관관계를 측정하고, 상기 측정 결과에 따라 상기 타겟과의 거리를 계산하는 제어부를 포함할 수 있다.
제3 실시 예에 따라, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 타겟과의 거리를 측정하기 위한 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 비일시적 기록매체로서, 상기 타겟과의 거리를 측정하기 위한 방법은, 양자 광원에 의해 방출된 광자쌍이 직접적으로 제1 검출기에 도달하는데 소요된 시간인, 제1 도달 시간을 소정의 시간 범위동안 기록하는 단계, 상기 양자 광원에 의해 방출된 광자쌍이 타겟에 투과 또는 반사되어 제2 검출기에 도달하는데 소요된 시간인, 제2 도달 시간을 상기 소정의 시간 범위동안 기록하는 단계, 복수의 제1 도달 시간 및 복수의 제2 도달 시간의 차이에 기초하여 상기 광자쌍의 비고전적 상관관계를 측정하는 단계 및 상기 측정 결과에 따라 상기 타겟과의 거리를 계산하는 단계를 포함할 수 있다.
기타 실시 예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 개시에 따른 거리 측정 방법 및 장치는 비고전적 강한 상관관계를 갖는 광자쌍을 이용하기 때문에 고전적인 한계(classical limit)보다 높은 SNR 신호를 이용하여, 타겟과의 거리를 측정할 수 있다.
또한, 본 개시에 따른 거리 측정 방법 및 장치는 광자쌍이 검출기에 도달하는데 소요된 도달 시간에 시간 오프셋을 제하여 도달 시간을 업데이트하고, 업데이트 결과에 기초하여 광자쌍의 비고전적 상관관계를 검출하기 때문에, 광자쌍들이 각 검출기에 도달하는 시간의 차이가 큰 경우에도 광자쌍의 비고전적 상관관계를 검출할 수 있다. 따라서, 멀리 떨어진 타겟과의 거리를 측정할 수 있다.
발명의 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당해 기술 분야의 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 시간-상관 단일 광자 계수(TCSPC)에 기초한 광자쌍 상관관계 측정 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 2는 도 1의 개시된 방법에 의해 기록된 복수의 제1 도달 시간 및 복수의 제2 도달 시간을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 도 1의 개시된 방법을 수행하여 얻어진 TCSPC 측정 결과를 설명하기 위한 그래프이다.
도 4는 일 실시 예에 따른 거리를 측정하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 5는 다른 일 실시 예에 따른 거리를 측정하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 6 및 도 7은 일 실시 예에 따른 제어부가 제2 도달 시간을 업데이트하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 일 실시 예에 따라 서로 다른 시간 오프셋을 이용하여 제2 도달 시간을 업데이트한 경우의 광자쌍 상관관계를 비교하기 위한 도면이다.
도 9는 일 실시 예에 따른 거리 측정 장치를 설명하기 위한 블록도이다.
도 10은 다른 일 실시 예에 따른 거리 측정 장치를 설명하기 위한 블록도이다.
도 11은 일 실시 예에 따른 거리 측정 장치의 성능을 검증하기 위해 모사된 거리 측정 장치를 설명하기 위한 블록도이다.
도 12는 일 실시 예에 따른 거리 측정 장치의 성능을 설명하기 위한 도면이다.
실시 예들에서 사용되는 용어는 본 개시에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 개시에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 개시의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.
명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다.
명세서 전체에서 기재된 "a, b, 및 c 중 적어도 하나"의 표현은, 'a 단독', 'b 단독', 'c 단독', 'a 및 b', 'a 및 c', 'b 및 c', 또는 'a, b, 및 c 모두'를 포괄할 수 있다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고하여 본 개시의 실시 예에 대하여 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 개시는 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 개시의 실시 예들을 상세히 설명한다.
도 1은 시간-상관 단일 광자 계수(TCSPC)에 기초한 광자쌍 상관관계 측정 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 1을 참고하면, 단계 S110에서, 광자쌍 상관관계 측정 방법은 양자 광원 (quantum light source)에 의해 방출된 광자쌍이 제1 검출기에 도달하는데 소요된 시간인 제1 도달 시간을 소정의 시간 범위동안 기록할 수 있다. 여기서, 양자 광원은 자발 매개 하향 변환 (spontaneous parametric down conversion)이나 자발 사-광파 조화(spontaneous four-wave mixing) 현상 등을 이용하여 광자쌍을 방출하는 구성 요소를 의미한다.
단계 S120에서, 제2 검출기는 양자 광원에 의해 방출된 광자쌍이 제2 검출기에 도달하는데 소요된 시간인 제2 도달 시간을 소정의 시간 범위동안 기록할 수 있다. 여기서, 제1 검출기 및 제2 검출기는 광자 검출기로서, 양자 광원으로부터 방출된 광자쌍을 검출하는 구성 요소를 의미한다.
단계 S130에서, 소정의 시간 범위동안 기록된 복수의 제1 도달 시간 및 복수의 제2 도달 시간의 차이에 기초하여 방출된 광자쌍의 비고전적 상관관계를 측정할 수 있다. 구체적으로 복수의 제1 도달 시간 및 복수의 제2 도달 시간을 이용한 광자쌍 상관관계 측정 방법은 도 2 및 도 3을 이용하여 설명하기로 한다.
도 2는 도 1의 개시된 방법에 의해 기록된 복수의 제1 도달 시간 및 복수의 제2 도달 시간을 설명하기 위한 도면이다.
도 1의 방법에 의해 기록된 복수의 제1 도달 시간과 제2 도달 시간을 시간 순으로 정렬하여 시간 목록을 생성하면, 생성된 시간 목록은 도 2와 같을 수 있다. 도 2의 210의 경우, 도달 시간 t1은 제1 검출기(ch1)에 의해 검출된 도달 시간임을 의미한다.
도 2를 참고하면 복수의 제1 도달 시간, 즉 제1 검출기(ch1)에 의해 검출된 광자쌍의 도달 시간은 {t1, t2, t4, t6, t10, t12, tN}일 수 있다. 그리고 복수의 제2 도달 시간, 즉 제2 검출기(ch2)에 의해 검출된 광자쌍의 도달 시간은 {t3, t5, t7, t8, t9, t11}일 수 있다.
한편, 광자쌍 상관관계 측정 방법은 제1 도달 시간 이후에 제2 도달 시간이 검출된 경우를 추출할 수 있다. 예를 들어, 도 2의 220의 경우, 제1 도달 시간인 t2 이후에 제2 도달 시간인 t3가 존재하므로, 광자쌍 상관관계 측정 방법은 220의 t2 및 t3 값을 추출할 수 있다. 도 2의 220 외 광자쌍 상관관계 측정 방법이 추출할 수 있는 경우는 230 내지 250을 포함할 수 있다.
한편, 추출된 시간 데이터에 기초하여 얻어진 TCSPC 측정 결과는 도 3을 이용하여 설명하기로 한다.
도 3은 도 1의 개시된 방법을 수행하여 얻어진 TCSPC 측정 결과를 설명하기 위한 그래프이다.
광자쌍 상관관계 측정 방법은 도 2의 시간 목록에서 추출된 시간 데이터를 이용하여 수행될 수 있다. 구체적으로 도 3과 같이, 추출된 시간의 제1 도달 시간과 제2 도달 시간 간의 차이(tch2-tch1)를 각각 히스토그램화(histogram)하여, 광자쌍의 상관관계를 측정할 수 있다.
도 3의 그래프에서, x 축은 제2 도달 시간과 제1 도달 시간의 차이(tch2-tch1)를 의미하고, y 축은 정규화된 코인시던스 카운트(normalized coincidence count)를 의미한다. 이때, 각각의 y 값은 변수 x에 대응하는 TCSPC 측정 결과일 수 있고, 변수 x에 대한 빈도수를 정규화한 값에 비례할 수 있다.
한편 일부 경우에 있어서, 제1 검출기에 의해 검출된 광자쌍과 제2 검출기에 의해 검출된 광자쌍이 서로 강한 상관관계를 갖는다면, 제1 구간(310)과 같은 피크 신호가 측정될 수 있다. 구체적으로, 광자쌍이 강한 상관관계를 갖는 경우, y 값이 제1 임계값을 초과하는 지점(tpeak)이 존재할 수 있다. 여기서 제1 임계값은 고전적 한계값(classical limit)을 의미할 수 있다.
만약 TCSPC 측정 결과, 고전적 한계값을 초과하는 시간 영역(Δt)이 존재하면, 해당 광자쌍은 비고전적 강한 상관관계를 갖는 것으로 판단할 수 있으며, 높은 SNR(signal to noise ratio) 값을 갖는 신호임을 알 수 있다.
또한 도 3을 참고하면, 제1 구간(310)외 영역에서는 y 값이 제1 임계값 이하이다. 제1 구간(310)외 영역은 서로 상관관계가 없는 광자쌍들에 관한 시간 데이터로, 무작위한 상관관계(random correlation)를 갖는 것을 확인할 수 있다. 무작위한 상관관계를 갖는 영역의 y 값은 백그라운드(background) 신호로 정의할 수 있다. 만약, 백그라운드 신호들을 “1”로 규격화하였을 때, 고전적으로 생성할 수 있는 상관관계 값은 고전적 한계값인 “2”를 초과할 수 없다. 여기서 백그라운드 신호들이 규격화된 값은 제2 임계값으로 정의될 수 있고, 고전적 한계값은 제1 임계값으로 정의될 수 있다.
한편, 도 3의 제1 임계값은 제2 임계값의 2배인 것으로 도시되었으나, 이에 제한되지 않는다. 다시 말해, 제1 임계값은 제2 임계값 이상이고 제2 임계값의 2배 이하인 다른 값일 수 있으며, 제1 임계값과 제2 임계값의 관계는 거리 측정 장치의 구현 내용에 따라 달라질 수 있다.
한편, 광자쌍이 비고전적 강한 상관관계를 갖는 경우, 높은 SNR을 가지기 때문에, 해당 광자쌍을 이용하면 외부 잡음과 구별이 용이한 강한 신호를 측정할 수 있다. 멀리 떨어진 타겟과의 거리를 측정하는 경우, 외부 잡음의 영향이 크기 때문에, 장거리 측정에 상술된 양자 기술이 활용될 수 있다. 따라서, 본 개시는 광자쌍의 상관관계를 이용하여 타겟과의 거리를 측정하는 방법 및 장치를 제안한다.
도 4는 일 실시 예에 따른 거리를 측정하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
단계 S410에서, 양자 광원에 의해 방출된 광자쌍이 직접적으로 제1 검출기에 도달하는데 소요된 시간인 제1 도달 시간을 소정의 시간 범위동안 기록할 수 있다.
단계 S420에서, 양자 광원에 의해 방출된 광자쌍이 타겟에 투과 또는 반사되어 제2 검출기에 도달하는데 소요된 시간인 제2 도달 시간을 소정의 시간 범위동안 기록할 수 있다.
단계 S430에서, 복수의 제1 도달 시간 및 복수의 제2 도달 시간의 차이에 기초하여 광자쌍의 비고전적 상관관계를 측정할 수 있다.
단계 S440에서, 측정 결과에 기초하여 타겟과의 거리를 계산할 수 있다.
단계 S430 및 단계 S440의 구체적인 실시 예는 도 5를 이용하여 설명하기로 한다.
도 5는 일 실시 예에 따른 광자쌍의 비고전적 상관관계를 측정하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
단계 S510에서, 본 개시의 방법은 복수의 제1 도달 시간과 복수의 제2 도달 시간을 시간 순으로 정렬하여 시간 목록을 생성할 수 있다. 도 2는 단계 S510을 통해 생성된 시간 목록의 예시일 수 있다.
단계 S520에서, 시간 목록에서 제1 도달 시간 후에 제2 도달 시간이 존재하는 경우를 추출할 수 있다. 도 2의 220 내지 250은 단계 S520을 통해 추출된 경우의 예시일 수 있다.
단계 S530에서, 단계 S520을 통해 추출된 경우에서 제2 도달 시간과 제1 도달 시간의 차를 히스토그램화할 수 있다. 도 3은 단계 S530을 통해 얻어진 히스토그램 결과의 예시일 수 있다.
단계 S540에서 히스토그램 결과와 제1 임계값을 비교하는 단계를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 제1 임계값은 상술된 고전적 한계값과 대응할 수 있다. 만약, 히스토그램 결과가 제1 임계값을 초과하는 경우, 본 개시의 방법은 단계 S560에서 해당 광자쌍이 비고전적 강한 상관관계를 가지는 것으로 결정하고, 도 4의 단계 S440을 수행할 수 있다. 이때, 단계 S440은 비고전적 강한 상관관계를 갖는 광자쌍의 제2 도달 시간과 제1 도달 시간의 차에 기초하여 타겟과의 거리를 계산하는 단계일 수 있다. 이러한 경우, 타겟과의 거리(ltarget)는 수학식 1를 이용하여 계산할 수 있다.
[수학식 1]
Figure 112020098673043-pat00001
여기서 A는 제1 도달 시간에 도달한 광자쌍의 이동 경로와 제2 도달 시간에 도달한 광자쌍의 이동 경로에 따라 변하는 변수이고, C는 빛의 속도를 나타낸다. 그리고 변수 tpeak는 측정 가능한 시간 범위(도 3의 Δt) 내에 위치한 피크 형상의 x 값(도 3의 tpeak)을 의미한다.
한편, 제1 임계값은 고전적 한계값을 의미하며 제2 임계값(Nnoise)이상이고 제2 임계값(Nnoise)의 2배 이하인 값으로, 양자 광원의 종류에 따라 달라질 수 있다. 제2 임계값(Nnoise)은 백그라운드 신호들이 규격화된 값으로， 검출된 광자쌍에 관한 신호가 백그라운드 신호인지 여부를 판단하는 기준이 될 수 있다． 제2 임계값(Nnoise)은 수학식 2를 이용하여 계산할 수 있다.
[수학식 2]
Figure 112020098673043-pat00002
여기서 ND1은 제1 검출기에서 측정되는 초당 단일 광자 수(single photon count)를 의미하고, ND2는 제2 검출기에서 측정되는 초당 단일 광자 수를 의미한다. Δt는 TCSPC 측정시 적용된 시간 빈(bin)의 분해능을 의미하고, T는 복수의 제1 도달 시간 및 복수의 제2 도달 시간을 측정한 소정의 시간 범위를 나타낸다.
한편, 타겟과의 거리가 멀어지면, 광자쌍이 타겟에 투과 혹은 반사되어 검출기에 도달하는 시간에 지연이 발생하여, 제1 도달 시간과 제2 도달 시간의 차이가 증가할 수 있다. 따라서, 제1 도달 시간과 제2 도달 시간의 차이가 거리 측정 장치의 측정 가능 시간 범위를 벗어날 수 있다. 이러한 경우, 광자쌍의 상관관계를 측정하기 어려울 수 있다.
일반적으로 TCSPC 측정 장치는 시간 빈(bin)의 개수가 정해져 있기 때문에, 시간 분해능을 조절하여 가능한 측정 가능 시간 범위를 결정할 수 있다. 예를 들어, PicoQuant사의 PicoHarp300의 경우, 시간 빈의 개수는 대략 65,000개이고 시간 분해능이 4ps 내지 512ps까지 가능하므로 가능한 측정 시간 범위는 260ns 내지 33us가 될 수 있다. 따라서, PicoHarp300를 이용한다면, 광자쌍의 제2 도달 시간과 제1 도달 시간의 차이가 33us을 초과하는 타겟의 거리 측정이 어려울 수 있다.
만약 시간 빈의 개수를 더 많이 늘릴 수 있어, 측정 가능한 시간 범위를 확장할 수 있다고 하더라도, 양자 광원에 초당 광자쌍 생성률이 제한적이므로 장거리 측정에 어려움이 있을 수 있다.
양자 광원에서 동일한 시간에 방출된 두 광자쌍이 서로 강한 상관관계를 갖게 된다. 따라서, 양자 광원으로부터 광자쌍이 직접적으로 제1 검출기에 도달한 시간인 제1 도달 시간과 타겟에 투과 또는 반사되어 제2 검출기에 도달한 시간인 제2 도달 시간의 차이가, 초당 광자쌍 생성률에 해당하는 시간 도메인보다 커지면, 무작위 상관관계만 측정될 수 있다. 이러한 경우, 히스토그램 결과는 모두 제1 임계값 이하일 수 있다.
따라서, 다른 일 실시 예에 따른 거리 측정 방법 및 장치는 히스토그램 결과가 제1 임계값 이하인 경우, 단계 S560를 수행할 수 있다. 구체적으로 본 개시의 방법은 단계 S560에서, 복수의 제2 도달 시간에 시간 오프셋을 제하여 복수의 제2 도달 시간을 업데이트할 수 있다.
단계 S560 이후 본 개시의 방법은 복수의 제1 도달 시간과 업데이트된 복수의 제2 도달 시간을 시간 순으로 재정렬하여 시간 목록을 업데이트하는 단계, 업데이트된 시간 목록에서 제1 도달 시간 후에 업데이트된 제2 도달 시간이 존재하는 경우를 추출하는 단계 및 추출된 경우에서 업데이트된 제2 도달 시간과 제1 도달 시간의 차를 재히스토그램화하는 단계를 더 포함할 수 있다.
복수의 제2 도달 시간과 시간 목록을 업데이트하는 방법은 도 6 및 도 7을 이용하여 설명하기로 한다.
도 6 및 도 7은 일 실시 예에 따른 제어부가 제2 도달 시간을 업데이트하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6의 (a)는 복수의 제2 도달 시간을 업데이트하기 이전에, 복수의 제1 도달 시간과 복수의 제2 도달 시간을 시간 순으로 정렬한 시간 목록을 나타낸다. 만약, 도 5의 단계 S540에서 히스토그램 결과가 제1 임계값 이하인 경우, 본 개시의 방법은 시간 목록 상의 시간 데이터를 도 6의 (b)와 같이 분류할 수 있다.
도 6의 (b)를 참고하면, 시간 데이터는 해당 광자쌍을 검출한 검출기에 따라 분류될 수 있으며, ch1은 제1 검출기에 의해 검출된 광자쌍의 도달 시간을 의미하고, ch2는 제2 검출기에 의해 검출된 광자쌍의 도달 시간을 의미한다.
이후 도 7의 (a)와 같이, 복수의 제2 도달 시간은 업데이트될 수 있다. 구체적으로, 업데이트된 복수의 제2 도달 시간(710)의 각각은 원래 값에서 시간 오프셋(toffset')을 뺀 값과 같다. 여기서, 시간 오프셋(toffset')은 수학식 3과 같이 정의될 수 있다.
[수학식 3]
Figure 112020098673043-pat00003
여기서, toffset은 시간 오프셋 간격을 의미하고, n은 복수의 제2 도달 시간이 업데이트되는 횟수를 의미한다. 한편, 시간 오프셋 간격(toffset)은 양자 광원에서 생성되는 초당 광자쌍의 수의 역수보다 짧을 수 있다.
도 7의 (a)와 같이 복수의 제2 도달 시간이 업데이트되면, 복수의 제1 도달 시간과 업데이트된 복수의 제2 도달 시간은 시간 순으로 재정렬될 수 있다. 도 7의 (b)는 재정렬된 시간 목록의 예시이다.
한편, 복수의 제2 도달 시간이 업데이트된 경우, 타겟과의 거리는 수학식 4를 이용하여 계산할 수 있다.
[수학식 4]
Figure 112020098673043-pat00004
여기서, ltarget, A, C 및 tpeak는 수학식 1의 ltarget, A, C 및 tpeak와 각각 대응하고, toffset'은 수학식 3을 이용하여 도출된 시간 오프셋을 의미한다.
도 8은 일 실시 예에 따라 서로 다른 시간 오프셋을 이용하여 제2 도달 시간을 업데이트한 경우의 광자쌍 상관관계를 비교하기 위한 도면이다.
한편, 제2 도달 시간(tch2)을 m 번 업데이트한 경우, 업데이트된 제2 도달 시간(tch2')은 수학식 5와 같이 정의될 수 있다.
[수학식 5]
Figure 112020098673043-pat00005
여기서 mⅹtoffset은 m번 업데이트 한 경우, 총 시간 오프셋(toffset')을 의미한다.
만약, m은 n보다 작은 자연수 값이고, n은 광자쌍의 비고전적 상관관계가 측정될 때까지 복수의 제2 도달 시간을 업데이트한 횟수라고 가정하면, 복수의 제2 도달 시간을 각각 m 번과 n 번 업데이트하였을 때의 히스토그램 결과는 도 8과 같을 수 있다.
도 8의 (a)를 참고하면 업데이트된 복수의 제2 도달 시간과 복수의 제1 도달 시간의 차에 대응하는 히스토그램 결과는 모두 제1 임계값 이하이다. 이러한 경우, 본 개시의 방법 및 장치는 해당 시간 오프셋(mⅹtoffset)으로는 광자쌍의 비고전적 상관관계를 측정할 수 없음을 판단하고, 시간 오프셋(toffset')을 증가시켜 복수의 제2 도달 시간을 다시 업데이트할 수 있다. 예를 들어, 본 개시의 방법 및 장치는 m을 1씩 증가시키면서 시간 오프셋(toffset')을 증가시킬 수 있다.
한편, 도 8의 (b)의 히스토그램 결과는 제1 임계값을 초과하는 피크 신호가 존재한다. 본 개시의 방법 및 장치는 도 8의 (b)와 같이 히스토그램 결과가 피크 신호를 가질 때까지 시간 오프셋(toffset')을 증가시키면서 복수의 제2 도달 시간을 업데이트할 수 있다.
도 9는 일 실시 예에 따른 거리 측정 장치를 설명하기 위한 블록도이다.
일 실시 예에 따른 거리 측정 장치(900)는 양자 광원(910), 제1 검출기(920), 제2 검출기(930) 및 제어부(940)를 포함할 수 있다.
양자 광원(910)은 양자 광자쌍을 방출할 수 있다. 양자 광원(910)은 비선형 매질에서 자발 매개 하향 변환(spontaneous parametric down conversion)이나 자발 사-광파 조화(spontaneous four-wave mixing) 현상 등에 기초하여 광자쌍을 생성하고 방출할 수 있으나, 양자 광원이 광자쌍을 생성하기 위해 사용하는 방법은 이에 제한되지 않는다.
제1 검출기(920)는 광자쌍을 양자 광원(910)으로부터 직접적으로 소정의 시간 범위동안 검출할 수 있다.
제2 검출기(930)는 양자 광원(910)에 의해 방출된 후, 타겟에 투과 또는 반사된 광자쌍을 소정의 시간 범위동안 검출할 수 있다.
제어부(940)는 광자쌍이 제1 검출기(920)에 도달하는데 소요된 시간인 제1 도달 시간을 소정의 시간 범위동안 기록하고, 광자쌍이 제2 검출기(930)에 도달하는데 소요된 시간인 제2 도달 시간을 소정의 시간 범위동안 기록하고, 복수의 제1 도달 시간 및 복수의 제2 도달 시간의 차이에 기초하여 광자쌍의 비고전적 상관관계를 측정하고, 측정 결과에 따라 타겟과의 거리를 계산할 수 있다.
한편, 제어부(940)는 광자쌍의 비고전적 상관관계를 측정할 때, 복수의 제1 도달 시간과 복수의 제2 도달 시간을 시간 순으로 정렬하여 시간 목록을 생성하고, 시간 목록에서 제1 도달 시간 후에 제2 도달 시간이 존재하는 경우를 추출하고, 추출된 경우에서 제2 도달 시간과 제1 도달 시간의 차를 히스토그램화하고, 히스토그램 결과와 제1 임계값을 비교할 수 있다.
만약, 히스토그램 결과가 제1 임계값을 초과하는 경우, 제어부(940)는 광자쌍이 비고전적 강한 상관관계를 가지는 것으로 판단하고, 비고전적 강한 상관관계를 갖는 광자쌍의 제2 도달 시간과 제1 도달 시간의 차에 기초하여 타겟과의 거리를 계산할 수 있다.
여기서, 제1 임계값은 제2 임계값 이상이고 제2 임계값의 2배 이하인 값으로, 광원에 따라 달라지는 값일 수 있다. 또한, 제2 임계값은 제1 검출기(920)에 의해 측정되는 초당 단일 광자 수, 제2 검출기(930)에 의해 측정되는 초당 단일 광자 수, 시간 빈의 분해능 및 소정의 시간 범위 중 적어도 하나에 기초하여 결정될 수 있다.
만약, 히스토그램 결과가 제1 임계값 이하인 경우, 제어부(940)는 복수의 제2 도달 시간에 시간 오프셋을 제하여 복수의 제2 도달 시간을 업데이트하고, 복수의 제1 도달 시간과 업데이트된 복수의 제2 도달 시간을 시간 순으로 재정렬하여 시간 목록을 업데이트하고, 업데이트된 시간 목록에서 제1 도달 시간 후에 업데이트된 제2 도달 시간이 존재하는 경우를 추출하고, 추출된 경우에서 업데이트된 제2 도달 시간과 제1 도달 시간의 차를 재히스토그램화할 수 있다. 또한, 제어부(940)는 재히스토그램 결과가 제1 임계값을 초과할 때까지, 시간 오프셋을 증가시키고, 증가된 시간 오프셋으로 복수의 제2 도달 시간을 업데이트할 수 있다.
여기서, 시간 오프셋은 시간 오프셋 간격의 배수 값으로, 시간 오프셋 간격은 양자 광원(910)에서 생성되는 초당 광자쌍의 수의 역수의 미만인 값일 수 있다.
도 10은 다른 일 실시 예에 따른 거리 측정 장치를 설명하기 위한 블록도이다.
이러한 양자 광원의 비고전적 성질과 장거리 타겟을 측정하기 위한 데이터 처리 방법을 활용하여 양자 레이다와 같은 양자 기술에 확장할 수 있다. 본 개시의 일 실시 예에 따른 거리 측정 장치(1000)는 양자 광원(1010), 제1 검출기(1020), 제2 검출기(1030), 제어부(1040)외에도 송신기(1050) 및 수신기(1060)를 더 포함할 수 있다.
한편, 제1 검출기(1020) 및 제어부(1040)는 도 9의 제1 검출기(920) 및 제어부(940)와 각각 대응하므로, 자세한 설명은 생략하기로 한다. 또한, 양자 광원(1010) 및 제2 검출기(1030)의 경우, 도 9의 양자 광원(910) 및 제2 검출기(930)와 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
송신기(1050)는 양자 광원(1010)과 연결되어, 양자 광원(1010)으로부터 수신된 광자쌍을 타겟(1070)에 방출할 수 있다. 이때 양자 광원(1010)은 타겟(1070)에 직접 광자쌍을 방출하는 대신, 송신기(1050)에 광자쌍을 전송할 수 있다.
수신기(1060)는 제2 검출기(1030)와 연결되어, 타겟(1070)에 투과 또는 반사되어 도달하는 광자쌍을 수신할 수 있다. 이때 제2 검출기(1030)는 타겟(1070)으로부터 직접 광자쌍을 수신하는 대신, 수신기(1060)로부터 광자쌍을 수신할 수 있다.
도 10과 같이 송신기(1050)와 수신기(1060)를 포함하며, 송신기(1050)와 수신기(1060)가 동일한 위치에 나란히 위치한 거리 측정 장치(1000)의 경우, 수학식 1 및 수학식 4의 A는 0.5 일 수 있으나, A 값은 이에 제한되지 않는다.
본 개시에 따른 거리 측정 장치(900, 1000)는 광자쌍 생성 확률을 높이면서 측정 가능한 거리 범위를 확장시킬 수 있는 효과가 있다.
도 11은 일 실시 예에 따른 거리 측정 장치의 성능을 검증하기 위해 모사된 거리 측정 장치를 설명하기 위한 블록도이다.
본 개시의 거리 측정 장치의 성능을 검증하기 위해, 도 11과 같이, 모사된 거리 측정 장치(1100)를 활용할 수 있다. 한편, 모사된 거리 측정 장치(1100)의 양자 광원(1110), 제1 검출기(1120) 및 제어부(1140)는 도 9의 양자 광원(910), 제1 검출기(920) 및 제어부(940)와 각각 대응되므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.
모사 환경에서는 실제 타겟을 대상으로 하여 거리를 측정하기 어렵다. 따라서, 모사된 거리 측정 장치(1100)는 제2 검출기(1130)가 타겟에 투과 또는 반사되어 도달하는 광자쌍을 검출하는 것 대신 전기적 지연부(1150)를 포함할 수 있다. 전기적 지연부(1150)는 광자쌍이 제2 검출기(1130)에서 제어부(1140)로 전달되는 것을 지연시킬 수 있는 구성 요소를 의미하며, 케이블이 활용될 수 있으나, 전기적 지연부(1150)는 이에 제한되지 않으며, 광자쌍이 제어부(1140)에 도달하는 것을 지연시킬 수 있는 구성요소이면 모두 가능하다.
도 12는 일 실시 예에 따른 거리 측정 장치의 성능을 설명하기 위한 도면이다.
도 12의 실험 결과는 모사된 거리 측정 장치(1100)가 측정할 수 있는 제2 도달 시간과 제1 도달 시간의 차이가 0 내지 20ns 인 것을 전제로 한다. 한편, 도 12의 (a) 및 (b)에 도시된 "지연 없음"은 전기적 지연부(1150) 없이 제2 검출(1130)에 의해 검출된 광자쌍이 제어부(1140)에 전달된 경우를 의미하고, "6ns 지연"및 "12ns 지연"은 전기적 지연부(1150)를 이용하여 각각 6ns와 12ns의 지연을 발생시킨 경우의 결과를 나타낸 것이다. 그리고 "35ns 지연"은 전기적 지연부(1150)를 통해 35ns를 지연을 발생시킨 경우의 결과를 나타낸다.
모사된 거리 측정 장치(1100)가 제2 도달 시간을 업데이트하는 과정을 수행하지 않는다면, 도 12의 (a)와 같은 결과를 얻을 수 있고, 제2 도달 시간을 업데이트하는 과정을 수행한다면 도 12의 (b)와 같은 결과를 얻을 수 있다.
구체적으로 제2 검출기(1130)에 의해 검출된 광자쌍이 지연 없이 제어부(1140)에 수신되는 경우, 제2 도달 시간과 제1 도달 시간의 차이는 0에 근접할 수 있다. 따라서, 도 12의 (a) 및 (b)에서와 같이, x 축 상에서 0에 가까운 위치에 피크가 나타난다.
한편, "6ns 지연" 및 "18ns 지연"을 모사한 경우, 제2 도달 시간과 제1 도달 시간의 차이는 각각 6ns 및 18ns에 근접할 수 있다. 따라서, 도 12의 (a) 및 (b)에서와 같이, x 축 상에서 각각 6ns 및 18ns와 근접한 위치에 피크가 나타난다.
"35ns 지연"을 모사한 경우, 모사된 거리 측정 장치(1100)가 측정할 수 있는 제2 도달 시간과 제1 도달 시간의 차이의 최대값인 20ns를 초과하기 때문에, 시간 오프셋을 이용하여 제2 도달 시간을 업데이트하지 않는다면, 도 12의 (a)와 같이 피크를 발견할 수 없게 된다.
그러나, 본 개시의 일 실시 예에 따라, 제2 도달 시간을 업데이트하면 업데이트된 제2 도달 시간과 제1 도달 시간의 차이가 20ns 이내가 되면서 도 12의 (b)와 같이 피크를 발견할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 모사된 거리 측정 장치(1100)는 시간 오프셋 간격(toffset)이 10ns 이고, n이 2인 경우 도 12의 (b)와 같이 피크를 측정할 수 있다.
전술한 실시 예들에 따른 제어부는 프로세서, 프로그램 데이터를 저장하고 실행하는 메모리, 디스크 드라이브와 같은 영구 저장부(permanent storage), 외부 장치와 통신하는 통신 포트, 터치 패널, 키(key), 버튼 등과 같은 사용자 인터페이스 장치 등을 포함할 수 있다. 소프트웨어 모듈 또는 알고리즘으로 구현되는 방법들은 상기 프로세서상에서 실행 가능한 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드들 또는 프로그램 명령들로서 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체 상에 저장될 수 있다. 여기서 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체로 마그네틱 저장 매체(예컨대, ROM(read-only memory), RAM(random-Access memory), 플로피 디스크, 하드 디스크 등) 및 광학적 판독 매체(예컨대, 시디롬(CD-ROM), 디브이디(DVD: Digital Versatile Disc)) 등이 있다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템들에 분산되어, 분산 방식으로 컴퓨터가 판독 가능한 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 매체는 컴퓨터에 의해 판독가능하며, 메모리에 저장되고, 프로세서에서 실행될 수 있다.
본 실시 예는 기능적인 블록 구성들 및 다양한 처리 단계들로 나타내어질 수 있다. 이러한 기능 블록들은 특정 기능들을 실행하는 다양한 개수의 하드웨어 또는/및 소프트웨어 구성들로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시 예는 하나 이상의 마이크로프로세서들의 제어 또는 다른 제어 장치들에 의해서 다양한 기능들을 실행할 수 있는, 메모리, 프로세싱, 로직(logic), 룩 업 테이블(look-up table) 등과 같은 직접 회로 구성들을 채용할 수 있다. 구성 요소들이 소프트웨어 프로그래밍 또는 소프트웨어 요소들로 실행될 수 있는 것과 유사하게, 본 실시 예는 데이터 구조, 프로세스들, 루틴들 또는 다른 프로그래밍 구성들의 조합으로 구현되는 다양한 알고리즘을 포함하여, C, C++, 자바(Java), 어셈블러(assembler) 등과 같은 프로그래밍 또는 스크립팅 언어로 구현될 수 있다. 기능적인 측면들은 하나 이상의 프로세서들에서 실행되는 알고리즘으로 구현될 수 있다. 또한, 본 실시 예는 전자적인 환경 설정, 신호 처리, 및/또는 데이터 처리 등을 위하여 종래 기술을 채용할 수 있다. “매커니즘”, “요소”, “수단”, “구성”과 같은 용어는 넓게 사용될 수 있으며, 기계적이고 물리적인 구성들로서 한정되는 것은 아니다. 상기 용어는 프로세서 등과 연계하여 소프트웨어의 일련의 처리들(routines)의 의미를 포함할 수 있다.
전술한 실시 예들은 일 예시일 뿐 후술하는 청구항들의 범위 내에서 다른 실시 예들이 구현될 수 있다.

Claims (10)

  1. 타겟과의 거리를 측정하기 위한 방법에 있어서,
    양자 광원(quantum light source)에 의해 방출된 광자쌍이 직접적으로 제1 검출기에 도달하는데 소요된 시간인, 제1 도달 시간을 소정의 시간 범위동안 기록하는 단계;
    상기 양자 광원에 의해 방출된 광자쌍이 타겟에 투과 또는 반사되어 제2 검출기에 도달하는데 소요된 시간인, 제2 도달 시간을 상기 소정의 시간 범위동안 기록하는 단계;
    복수의 제1 도달 시간 및 복수의 제2 도달 시간의 차이에 기초하여 상기 광자쌍의 비고전적 상관관계를 측정하는 단계; 및
    상기 측정 결과에 따라 상기 타겟과의 거리를 계산하는 단계를 포함하고,
    상기 광자쌍의 비고전적 상관관계를 측정하는 단계는
    상기 복수의 제1 도달 시간과 상기 복수의 제2 도달 시간을 시간 순으로 정렬하여 시간 목록을 생성하는 단계;
    상기 시간 목록에서 제1 도달 시간 후에 제2 도달 시간이 존재하는 경우를 추출하는 단계;
    상기 추출된 경우에서 제2 도달 시간과 제1 도달 시간의 차를 히스토그램화하는 단계;
    상기 히스토그램 결과와 제1 임계값을 비교하는 단계; 및
    상기 히스토그램 결과가 상기 제1 임계값을 초과하는 경우, 상기 광자쌍이 비고전적 강한 상관관계를 가지는 것으로 판단하는 단계를 포함하고,
    상기 측정 결과에 따라 상기 타겟과의 거리를 계산하는 단계는
    상기 비고전적 강한 상관관계를 갖는 광자쌍의 상기 제2 도달 시간과 제1 도달 시간의 차에 기초하여 상기 타겟과의 거리를 계산하는 단계를 포함하는, 거리 측정 방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 임계값은,
    제2 임계값 이상이고 상기 제2 임계값의 2배 이하인 값으로, 광원에 따라 달라지는 값이고,
    상기 제2 임계값은,
    상기 제1 검출기에 의해 측정되는 초당 단일 광자 수, 상기 제2 검출기에 의해 측정되는 초당 단일 광자 수, 시간 빈(bin)의 분해능 및 상기 소정의 시간 범위 중 적어도 하나에 기초하여 결정되는 것인 거리 측정 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 히스토그램 결과가 제1 임계값 이하인 경우,
    상기 복수의 제2 도달 시간에 시간 오프셋을 제하여 복수의 제2 도달 시간을 업데이트하는 단계;
    상기 복수의 제1 도달 시간과 상기 업데이트된 복수의 제2 도달 시간을 시간 순으로 재정렬하여 상기 시간 목록을 업데이트하는 단계;
    상기 업데이트된 시간 목록에서 제1 도달 시간 후에 업데이트된 제2 도달 시간이 존재하는 경우를 추출하는 단계; 및
    상기 추출된 경우에서 업데이트된 제2 도달 시간과 제1 도달 시간의 차를 재히스토그램화하는 단계를 더 포함하는 것인, 거리 측정 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 재히스토그램 결과가 상기 제1 임계값을 초과할 때까지,
    상기 시간 오프셋을 증가시키고, 상기 증가된 시간 오프셋으로 상기 복수의 제2 도달 시간을 업데이트하는 것인, 거리 측정 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 시간 오프셋은 시간 오프셋 간격의 배수 값이고,
    상기 시간 오프셋 간격은 상기 양자 광원에서 생성되는 초당 광자쌍의 수의 역수의 미만인 값인, 거리 측정 방법.
  8. 타겟과의 거리를 측정하는 장치에 있어서,
    양자 광자쌍을 방출하는, 양자 광원(quantum light source);
    상기 광자쌍을 상기 양자 광원으로부터 직접적으로 소정의 시간 범위동안 검출하는, 제1 검출기;
    타겟에 투과 또는 반사된 상기 광자쌍을 상기 소정의 시간 범위동안 검출하는, 제2 검출기; 및
    상기 광자쌍이 상기 제1 검출기에 도달하는데 소요된 시간인 제1 도달 시간을 소정의 시간 범위동안 기록하고, 상기 광자쌍이 상기 제2 검출기에 도달하는데 소요된 시간인 제2 도달 시간을 소정의 시간 범위동안 기록하고, 복수의 제1 도달 시간 및 복수의 제2 도달 시간의 차이에 기초하여 상기 광자쌍의 비고전적 상관관계를 측정하고, 상기 측정 결과에 따라 상기 타겟과의 거리를 계산하는 제어부를 포함하고,
    상기 제어부에서 상기 광자쌍의 비고전적 상관관계를 측정하는 것은
    상기 복수의 제1 도달 시간과 상기 복수의 제2 도달 시간을 시간 순으로 정렬하여 시간 목록을 생성하는 것;
    상기 시간 목록에서 제1 도달 시간 후에 제2 도달 시간이 존재하는 경우를 추출하는 것;
    상기 추출된 경우에서 제2 도달 시간과 제1 도달 시간의 차를 히스토그램화하는 것;
    상기 히스토그램 결과와 제1 임계값을 비교하는 것; 및
    상기 히스토그램 결과가 상기 제1 임계값을 초과하는 경우, 상기 광자쌍이 비고전적 강한 상관관계를 가지는 것으로 판단하는 것을 포함하고,
    상기 제어부에서 상기 측정 결과에 따라 상기 타겟과의 거리를 계산하는 것은
    상기 비고전적 강한 상관관계를 갖는 광자쌍의 상기 제2 도달 시간과 제1 도달 시간의 차에 기초하여 상기 타겟과의 거리를 계산하는 것을 포함하는, 거리 측정 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 양자 광원과 연결되어, 상기 양자 광원으로부터 수신된 광자쌍을 상기 타겟에 방출하는, 송신기; 및
    상기 제2 검출기와 연결되어, 상기 타겟에 투과 또는 반사되어 도달하는 광자쌍을 수신하는, 수신기를 더 포함하는, 거리 측정 장치.
  10. 타겟과의 거리를 측정하기 위한 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 비일시적 기록매체로서,
    상기 타겟과의 거리를 측정하기 위한 방법은,
    양자 광원에 의해 방출된 광자쌍이 직접적으로 제1 검출기에 도달하는데 소요된 시간인 제1 도달 시간을 소정의 시간 범위동안 기록하는 단계;
    상기 양자 광원에 의해 방출된 광자쌍이 타겟에 투과 또는 반사되어 제2 검출기에 도달하는데 소요된 시간인 제2 도달 시간을 상기 소정의 시간 범위동안 기록하는 단계;
    복수의 제1 도달 시간 및 복수의 제2 도달 시간의 차이에 기초하여 상기 광자쌍의 비고전적 상관관계를 측정하는 단계; 및
    상기 측정 결과에 따라 상기 타겟과의 거리를 계산하는 단계를 포함하고,
    상기 광자쌍의 비고전적 상관관계를 측정하는 단계는
    상기 복수의 제1 도달 시간과 상기 복수의 제2 도달 시간을 시간 순으로 정렬하여 시간 목록을 생성하는 단계;
    상기 시간 목록에서 제1 도달 시간 후에 제2 도달 시간이 존재하는 경우를 추출하는 단계;
    상기 추출된 경우에서 제2 도달 시간과 제1 도달 시간의 차를 히스토그램화하는 단계;
    상기 히스토그램 결과와 제1 임계값을 비교하는 단계; 및
    상기 히스토그램 결과가 상기 제1 임계값을 초과하는 경우, 상기 광자쌍이 비고전적 강한 상관관계를 가지는 것으로 판단하는 단계를 포함하고,
    상기 측정 결과에 따라 상기 타겟과의 거리를 계산하는 단계는
    상기 비고전적 강한 상관관계를 갖는 광자쌍의 상기 제2 도달 시간과 제1 도달 시간의 차에 기초하여 상기 타겟과의 거리를 계산하는 단계를 포함하는, 비일시적 기록매체.
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