KR102436948B1 - 반사실적 양자 클록 동기화 장치 및 방법 - Google Patents

반사실적 양자 클록 동기화 장치 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR102436948B1
KR102436948B1 KR1020200169270A KR20200169270A KR102436948B1 KR 102436948 B1 KR102436948 B1 KR 102436948B1 KR 1020200169270 A KR1020200169270 A KR 1020200169270A KR 20200169270 A KR20200169270 A KR 20200169270A KR 102436948 B1 KR102436948 B1 KR 102436948B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
quantum
state
master
semi
synchronization
Prior art date
Application number
KR1020200169270A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20220080307A (ko
Inventor
신현동
아사드 울라 무하마드
Original Assignee
경희대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 경희대학교 산학협력단 filed Critical 경희대학교 산학협력단
Priority to KR1020200169270A priority Critical patent/KR102436948B1/ko
Publication of KR20220080307A publication Critical patent/KR20220080307A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102436948B1 publication Critical patent/KR102436948B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L7/00—Arrangements for synchronising receiver with transmitter
    • H04L7/0075—Arrangements for synchronising receiver with transmitter with photonic or optical means
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L7/00—Arrangements for synchronising receiver with transmitter
    • H04L7/02—Speed or phase control by the received code signals, the signals containing no special synchronisation information
    • H04L7/027—Speed or phase control by the received code signals, the signals containing no special synchronisation information extracting the synchronising or clock signal from the received signal spectrum, e.g. by using a resonant or bandpass circuit

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Optical Communication System (AREA)
  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)

Abstract

본 발명은 반사실적 양자 클록 동기화 장치 및 방법에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는, 양자 상태을 추종하는 흡수 객체를 포함하고 상기 흡수 객체에 따라 마스터 상태를 결정하는 마스터 클록부, 상기 마스터 클록부와 다른 위치에서 반사실적 양자 제노 게이트를 통해 상기 마스터 상태에 대한 정보를 획득하는 동기화부 및 상기 동기화부의 정보에 따라서 상기 마스터 상태와 동기화되어 슬레이브 상태를 결정하는 슬레이브 클록부를 포함할 수 있다.

Description

반사실적 양자 클록 동기화 장치 및 방법{METHOD AND APPARATUS OF COUNTERFACTUAL CLOCK SYNCHRONIZATION}
본 발명는 반사실적 양자 클록 동기화 기술에 관한 것으로, 정보 제공자 및 정보 수신자 사이의 정보 교환이 정확하게 될 수 있고, 외부 잡음에 강인한 기술을 제공할 수 있는 반사실적 양자 클록 동기화 장치 및 방법에 관한 것이다.
기존의 통신 기술에 의하면, 마스터 클록 및 슬레이브 클록간의 정보교환을 할 때, 채널을 통해 물리적으로 입자가 교환되었다. 해당 입자의 교환은 제3자의 신호에 대한 교환 및 노이즈에 취약하다는 문제점이 있었다.
또한, 기존의 클록 동기화 기술에 의하면, 마스터 클록 및 슬레이브 클록에 대한 관찰을 통해서 싱크가 맞는지 확인해야 한다는 점에서 싱크를 맞추는 것에 대해 어려움이 있었다.
한국등록특허 제10-1479107(2014.12.29)호는 양자 암호키 분배를 위해 정기적인 프레임 단위의 양자 신호를 생성하고 처리하는 방법 및 장치에 관한 것으로, 양자 암호키 분배 시스템의 송신장치에 있어서, 양자정보를 번호가 부여된 프레임 단위로 생성하여 양자채널을 통해 주기적으로 전송하기 위한 광자펄스열 생성부, 공개채널을 통해 상기 양자 암호키 분배 시스템의 수신장치와 통신하기 위한 공개채널 송수신부, 매 프레임마다 또는 수 개의 프레임마다, 상기 수신장치의 프레임 동기화 작업을 위한 프레임동기정보를 생성하여 상기 공개채널 송수신부를 통해 상기 수신장치에 전송하기 위한 프레임동기정보 발생부 및 상기 공개채널 송수신부를 통해 상기 프레임별 공개정보를 송수신하여, 상기 양자정보를 프레임단위로 신호처리하기 위한 신호처리부를 포함한다.
한국공개특허 제10-2018-0104294(2018.09.20)호는 양자 키 분배 시스템에 엔트로피 소스를 추가하기 위한 장치 및 방법에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는, 본 발명은 다른 양자 키 분배(QKD: Quantum Key Distribution) 장치와 적어도 하나의 양자 키를 교환하기 위한 양자 키 분배 장치(200)로서, 랜덤 비트 신호를 생성하기 위한 난수 생성기(110), 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하기 위한 전자 구동기(140), 구동기로부터의 신호를 수신하고, 양자 채널(170)을 통해 상기 양자 키를 교환하기 위한 광학 플랫폼(optical platform)(150), QKD 장치의 작동을 동기화하기 위한 클록(120)을 포함하는 양자 키 분배 장치(200)에 관한 것이며, 상기 양자 키 분배 장치(200)는 상기 양자 키 분배 장치에 연결된 외부 난수 생성기(220)에 의해 생성된 외부 랜덤 비트를 수신하도록 적응된 외부 난수 생성기 입력, 난수 생성기 및 외부 난수 생성기 입력으로부터의 출력을 수신하고 상기 출력의 조합에 기반하여 랜덤 비트 신호를 생성하기 위한 RNG 혼합기(210)를 포함하며, 상기 RNG 혼합기는 처리 유닛의 다운스트림(downstream)에 배치되는 것을 특징으로 한다.
한국등록특허 제10-1479107(2014.12.29)호 한국공개특허 제10-2018-0104294(2018.09.20)호
본 발명의 일 실시예는 양자 채널에서 물리적 입자교환이 없는 데이터 통신을 통해 외부 노이즈에 강인한 반사실적 양자 클록 동기화 방법 및 장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시예는 양자 채널에서 물리적 입자교환이 없는 데이터 통신을 통해 제3자의 데이터 통신에 대한 공격에 대해서 강인한 반사실적 양자 클록 동기화 방법 및 장치를 제공할 수 있다.
실시예들 중에서, 반사실적 양자 클록 동기화 장치는 양자 상태을 추종하는 흡수 객체를 포함하고 상기 흡수 객체에 따라 마스터 상태를 결정하는 마스터 클록부, 상기 마스터 클록부와 다른 위치에서 반사실적 양자 제노 게이트를 통해 상기 마스터 상태에 대한 정보를 획득하는 동기화부 및 상기 동기화부의 정보에 따라서 상기 마스터 상태와 동기화되어 슬레이브 상태를 결정하는 슬레이브 클록부를 포함할 수 있다.
상기 마스터 클록부는, 상기 양자 상태의 존재 및 부재에 따라서 상기 양자 상태를 흡수하는 흡수 객체를 각각 포함할 수 있다.
상기 마스터 클록부는, 특정 위상을 가지는 양자에 대해서만 통과시키는 편광빔 분할부재를 통해 상기 동기화부와 링크될 수 있는 선택된 양자 상태를 결정할 수 있다.
상기 반사실적 양자 제노게이트는, 복수개의 계단식 간섭 게이트로 구성될 수 있다.
상기 동기화부는, 상기 반사실적 양자 제노게이트에 동기화 양자를 입력하여 상기 마스터 상태에 대한 정보를 획득할 수 있다.
상기 양자 제노게이트는, 상기 동기화 양자의 상태에 상응하는 위상변화동작을 상기 동기화 양자에 대해서 수행할 수 있다.
상기 양자 제노게이트는, 상기 양자 상태가 부재인 경우, [수학식 1] 및 [수학식 2]에 따라 상기 동기화 양자 상태에 대해 상기 위상변화동작을 수행할 수 있다.
[수학식 1]
Figure 112020132047979-pat00001
(여기에서,
Figure 112020132047979-pat00002
는 위상변화동작이 수행된 동기화 양자 상태,
Figure 112020132047979-pat00003
는 [수학식 2]에 따라 결정된다.)
[수학식 2]
Figure 112020132047979-pat00004
(여기에서, M은 최종 외부 싸이클 횟수, m은 상기 마스터 상태가 부재에서 존재로 변경되는 동안 수행된 외부 싸이클 횟수이다.)
실시예들 중에서, 반사실적 양자 클록 동기화 장치는 상기 마스터 상태 및 상기 슬레이브 상태 간의 시간적 격차를 제거하는 격차 제거부를 더 포함할 수 있다.
상기 격차 제거부는, 상기 마스터 상태가 부재에서 존재로 변화하는 시점 및 존재에서 부재로 변화하는 시점에 제곱근 측정을 통해 상기 마스터 상태 및 상기 슬레이브 상태 간의 격차를 검출하고 해당 격차에 따라서 상기 슬레이브 상태를 보상해 줄 수 있다.
실시예들 중에서, 반사실적 양자 클록 동기화 방법은 양자 상태을 추종하는 흡수 객체를 포함하고 상기 흡수 객체에 따라 마스터 상태를 결정하는 마스터 상태 결정 단계, 상기 마스터 클록부와 다른 위치에서 반사실적 양자 제노 게이트를 통해 상기 마스터 상태에 대한 정보를 획득하는 동기화 단계 및 상기 동기화부의 정보에 따라서 상기 마스터 상태와 동기화되어 슬레이브 상태를 결정하는 슬레이브 상태 결정 단계를 포함할 수 있다.
상기 마스터 상태 결정 단계는, 상기 양자 상태의 존재 및 부재에 따라서 상기 양자 상태를 흡수하는 흡수 객체를 통해 상기 양자 상태를 추종할 수 있다.
상기 마스터 상태 결정 단계는, 특정 위상을 가지는 양자에 대해서만 통과시키는 편광빔 분할부재를 통해 상기 동기화부와 링크될 수 있는 선택된 양자 상태를 결정할 수 있다.
상기 반사실적 양자 제노게이트는, 복수개의 계단식 간섭 게이트로 구성될 수 있다.
상기 동기화 단계는, 상기 반사실적 양자 제노게이트에 동기화 양자를 입력하여 상기 마스터 상태에 대한 정보를 획득할 수 있다.
상기 양자 제노게이트는, 상기 동기화 양자의 상태에 상응하는 위상변화동작을 상기 동기화 양자에 대해서 수행할 수 있다.
상기 양자 제노게이트는, 상기 양자 상태가 부재인 경우, [수학식 1] 및 [수학식 2]에 따라 상기 동기화 양자 상태에 대해 상기 위상변화동작을 수행할 수 있다.
[수학식 1]
Figure 112020132047979-pat00005
(여기에서,
Figure 112020132047979-pat00006
는 위상변화동작이 수행된 동기화 양자 상태,
Figure 112020132047979-pat00007
는 [수학식 2]에 따라 결정된다.)
[수학식 2]
Figure 112020132047979-pat00008
(여기에서, M은 최종 외부 싸이클 횟수, m은 상기 마스터 상태가 부재에서 존재로 변경되는 동안 수행된 외부 싸이클 횟수이다.)
실시예들 중에서, 반사실적 양자 클록 동기화 방법은 상기 마스터 상태 및 상기 슬레이브 상태 간의 시간적 격차를 제거하는 격차 제거 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 격차 제거 단계는, 상기 마스터 상태가 부재에서 존재로 변화하는 시점 및 존재에서 부재로 변화하는 시점에 제곱근 측정을 통해 상기 마스터 상태 및 상기 슬레이브 상태 간의 격차를 검출하고 해당 격차에 따라서 상기 슬레이브 상태를 보상해 줄 수 있다.
실시예들 중에서, 반사실적 양자 클록 동기화 방법은 양자 상태을 추종하는 흡수 객체를 포함하고 상기 흡수 객체에 따라 마스터 상태를 결정하는 마스터 상태 결정 단계, 상기 마스터 클록부와 다른 위치에서 반사실적 양자 제노 게이트를 통해 상기 마스터 상태에 대한 정보를 획득하고 상기 마스터 상태에 대한 정보에 따라서 상기 마스터 상태와 동기화되어 슬레이브 상태를 결정하는 슬레이브 상태 결정 단계 및 상기 마스터 상태 및 상기 슬레이브 상태 간의 격차를 상기 마스터 상태의 변화에 따라 감지하여 상기 격차를 상기 슬레이브 상태에 대해 보상하는 격차 제거 단계를 포함할 수 있다.
개시된 기술은 다음의 효과를 가질 수 있다. 다만, 특정 실시예가 다음의 효과를 전부 포함하여야 한다거나 다음의 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 개시된 기술의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 반사실적 양자 클록 동기화 장치 및 방법은 양자 채널에서 물리적 입자교환이 없는 데이터 통신을 통해 외부 노이즈에 강인할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 반사실적 양자 클록 동기화 장치 및 방법은 양자 채널에서 물리적 입자교환이 없는 데이터 통신을 통해 제3자의 데이터 통신에 대한 공격에 대해서 강인할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 반사실적 양자 클록 동기화 장치의 기능적 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 마스터 클록부 및 슬레이브 클록부를 설명하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 마스터 상태의 변화를 설명하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 제3자의 공격을 설명하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 반사실적 양자 클록 동기화 방법의 순서를 나타내는 도면이다.
본 명세서 또는 출원에 개시되어 있는 본 발명의 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명에 따른 실시 예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명에 따른 실시 예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서 또는 출원에 설명된 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.
본 발명에 따른 실시 예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러가지 형태를 가질 수 있으므로 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서 또는 출원에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1 및/또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미이다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미인 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 반사실적 양자 클록 동기화 장치(100)의 기능적 구성을 나타내는 도면이다. 도 1을 참조하면, 반사실적 양자 클록 동기화 장치(100)는 큐비트 상태 입력부(110), 양자 흡수부(130), 논리 매칭부(150), 반사질적 논리 게이트부(170) 및 제어부(190)를 포함할 수 있다.
마스터 클록부(110)는 양자 상태을 추종하는 흡수 객체(211)를 포함하고 상기 흡수 객체에 따라 마스터 상태를 결정할 수 있다. 마스터 클록부(110)는 양자 상태를 관찰할 수 있는 복수개의 흡수 객체(211)를 포함할 수 있다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 마스터 클록부 및 슬레이브 클록부를 설명하는 도면이다. 도 2를 참고하면, 정보 전송자인 마스터 클록부(110)는 일 실시예에 따라 양자 상태를 존재 또는 부존재라고 판단할 수 있다.
일 실시예에서, 마스터 클록부(110)는 양자 상태의 존재 및 부재에 따라서 양자 상태를 흡수하는 흡수 객체를 각각 포함할 수 있다. 예를 들어, 마스터 클록부(110)는 양자 상태의 존재 및 부재에 따라 해당 양자 상태를 흡수하는 흡수 객체를 별도로 구성시킬 수 있다. 좀 더 구체적으로 마스터 클록부(110)는 양자 상태의 존재 및 부재 각각에 대해 양자 상태를 흡수하는 흡수 객체 사이에 미러를 위치시킬 수 있다. 또한, 마스터 클록부(110)는 양자 상태가 부재인 경우의 흡수 객체에 대해 수평 스핀 및 수직 스핀을 구별하여 흡수 객체를 위치시킬 수 있다.
일 실시예에서, 마스터 클록부(110)는 특정 위상을 가지는 양자에 대해서만 통과시키는 편광빔 분할부재를 통해 상기 동기화부와 링크될 수 있는 선택된 양자 상태를 결정할 수 있다. 편광빔 분할부재는 이를 통과하는 양자 중, 변광빔 분할부재가 결정하는 위상을 가진 양자에 대해서만 통과시킬 수 있다. 따라서, 편광빔 분할부재는 사용자가 원하는 특정 위상을 가지는 양자에 대해서만 신호를 주고받을 수 있도록 동작할 수 있다.
동기화부(130)는 마스터 클록부와 다른 위치에서 반사실적 양자 제노 게이트를 통해 상기 마스터 상태에 대한 정보를 획득할 수 있다. 동기화부(130)는 마스터 상태를 마스터 클록부(110)와 동기화 되어야하는 슬레이브 클록부(150)에 해당 정보를 전달하는 역할을 수행할 수 있다.
일 실시예에서, 반사실적 양자 제노게이트는 복수개의 계단식 간섭 게이트로 구성될 수 있다. 계단식 간섭 게이트(cascaded interferometer)는 편광 기저를 이용하여 양자의 상태를 측정 및 수신할 수 있다. 계단식 간섭 게이트는 왼쪽(Left-hand arm) 혹은 오른쪽(Right-hand arm)에 양자 채널을 포함할 수 있다. 양자채널은 광자 단위로 편광이나 위상차를 통해 데이터가 전송되는 공간을 의미하고, 계단식 간섭 게이트는 양자 채널을 통해 양자의 편광성 및 간섭성을 통해 데이터를 수신할 수 있다.
일 실시예에서, 동기화부(130)는 반사실적 양자 제노게이트에 동기화 양자를 입력하여 마스터 상태에 대한 정보를 획득할 수 있다.
일 실시예에서, 반사실적 양자 제노게이트는 동기화 양자의 상태에 상응하는 위상변화동작을 상기 동기화 양자에 대해서 수행할 수 있다. 예를 들어, 동기화부(130)는 반사실적 양자 제노게이트를 통해 복수개의 단계를 통해, 마스터 상태에 대한 정보를 획득할 수 있다. 예를 들어, 동기화부(130)는 양자 상태가 부재인 경우에, [수학식 1]에 따라 양자 상태를 표현할 수 있다.
[수학식 1]
Figure 112020132047979-pat00009
(여기에서,
Figure 112020132047979-pat00010
는 양자 상태, p는 양자의 편광 정도이다.)
또한, 동기화부(130)는 상기 마스터 클록부의 양자와 동기화되는 동기화 양자를 반사실적 양자 제노게이트에 입력시켜 아래 [수학식 2] 및 [수학식 3]에 따라 동기화 양자를 위상변화 시킬 수 있다.
일 실시예에서, 반사실적 양자 제노게이트는 양자 상태가 부재인 경우, [수학식 2] 및 [수학식 3]에 따라 상기 동기화 양자 상태에 대해 상기 위상변화동작을 수행할 수 있다.
[수학식 2]
Figure 112020132047979-pat00011
(여기에서,
Figure 112020132047979-pat00012
는 위상변화동작이 수행된 동기화 양자 상태,
Figure 112020132047979-pat00013
는 [수학식 2]에 따라 결정된다.)
[수학식 3]
Figure 112020132047979-pat00014
(여기에서, M은 최종 외부 싸이클 횟수, m은 상기 마스터 상태가 부재에서 존재로 변경되는 동안 수행된 외부 싸이클 횟수이다.)
다음으로, 일 실시예에 따라, 동기화부(130)는 해당 동기화 양자 상태에 대해 파울리-z 행렬을 대입하여, 아래 [수학식 4]와 같이 나타낼 수 있다.
[수학식 4]
Figure 112020132047979-pat00015
(여기에서,
Figure 112020132047979-pat00016
는 파울리-z행렬이 적용된 동기화 양자 상태이다.)
다음으로, 일 실시예에 따라, 동기화부(130)는 파울리-z행렬이 적용된 동기화 양자에 대해 파울리-xy 행렬을 대입하여 아래 [수학식 5]와 같이 나타낼 수 있다.
[수학식 5]
Figure 112020132047979-pat00017
(여기에서,
Figure 112020132047979-pat00018
는 파울리-xy행렬이 적용된 동기화 양자 상태이다.)
[수학식 1] 내지 [수학식 5]를 통해 최종 동기화 양자 상태를 다음 [수학식 6]과 같이 나타낼 수 있다.
[수학식 6]
Figure 112020132047979-pat00019
Figure 112020132047979-pat00020
Figure 112020132047979-pat00021
(여기에서,
Figure 112020132047979-pat00022
은 사용자에 의해 결정되는 반사실적 양자 제노게이트가 양자에 대해 가하는 위상 변화 각도,
Figure 112020132047979-pat00023
는 파울리-y행렬이다.)
격차 제거부(170)는 마스터 상태 및 상기 슬레이브 상태 간의 격차를 제거할 수 있다. 마스터 상태 및 슬레이브 상태 간의 격차는 선도 구간 및 지연 구간을 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 3을 참조하면, 마스터 클록부(110)의 시간이 슬레이브 클록부(150)의 시간 보다 느린 경우 선도 구간이라 할 수 있고, 마스터 클록부(110)의 시간이 슬레이브 클록부(150)의 시간 보다 빠른 경우 지연 구간이라 할 수 있다.
일 실시예에서, 격차 제거부(170)는 마스터 상태가 부재에서 존재로 변화하는 시점 및 존재에서 부재로 변화하는 시점에 제곱근 측정을 통해 상기 마스터 상태 및 상기 슬레이브 상태 간의 격차를 검출하고 해당 격차에 따라서 상기 슬레이브 상태를 보상해 줄 수 있다. 예를 들어, 마스터 상태가 부재에서 존재로 변화하는 시점을
Figure 112020132047979-pat00024
이라 할 때, 마스터 상태가 존재로 유지되는 시간을 다음 [수학식 7]과 같이 나타낼 수 있다.
[수학식 7]
Figure 112020132047979-pat00025
Figure 112020132047979-pat00026
(여기에서,
Figure 112020132047979-pat00027
는 마스터 상태가 존재로 유지되는 시간, M은 최종 외부 싸이클 횟수, N은 최종 내부 싸이클 횟수,
Figure 112020132047979-pat00028
는 양자가 마스터 클록부에서 슬레이브 클록부로 이동하는데 걸리는 시간이다.)
다음으로, 일 실시예에 따라, 격차 제거부(170)는 싱크로 양자들을 격차 반사실적 양자 제노 게이트에 입력시켜 아래 [수학식 8]에 따라 싱크로 양자들의 상태를 변경시킬 수 있다.
[수학식 8]
Figure 112020132047979-pat00029
Figure 112020132047979-pat00030
(여기에서,
Figure 112020132047979-pat00031
이고,
Figure 112020132047979-pat00032
는 i번째 입력되는 싱크로 양자의 상태,
Figure 112020132047979-pat00033
는 변형된 싱크로 양자 상태,
Figure 112020132047979-pat00034
는 양자의 흡수된 상태(erasure state of the absorbed photons),
Figure 112020132047979-pat00035
는 흡수되지 않은 싱크로 양자의 개수다.)
다음으로, 격차 제거부(170)는 마스터 상태 및 상기 슬레이브 상태 간의 시간적 격차가 생길 확률을 검출하기 위해, 제곱근 측정(square root measurement)을 [수학식 9]와 같이 수행할 수 있다.
Figure 112020132047979-pat00036
(여기에서,
Figure 112020132047979-pat00037
는 마스터 상태 및 상기 슬레이브 상태 간의 시간적 격차가 존재할 확률이다.)
다음으로, 격차 제거부(170)는 제1 스트링을 [수학식 10]과 같이 생성할 수 있다.
[수학식 10]
Figure 112020132047979-pat00038
Figure 112020132047979-pat00039
(여기에서,
Figure 112020132047979-pat00040
는 제1 스트링이고,
Figure 112020132047979-pat00041
이다.)
다음으로, 제2 스트링을 [수학식 11]과 같이 생성할 수 있다.
[수학식 11]
Figure 112020132047979-pat00042
Figure 112020132047979-pat00043
다음으로, 격차 제거부(170)는 마스터 상태 및 상기 슬레이브 상태 간의 시간적 격차를 [수학식 12]에 따라 결정할 수 있다.
[수학식 12]
Figure 112020132047979-pat00044
Figure 112020132047979-pat00045
(여기에서,
Figure 112020132047979-pat00046
는 마스터 상태 및 상기 슬레이브 상태 간의 시간적 격차,
Figure 112020132047979-pat00047
이고,
Figure 112020132047979-pat00048
는 자연수이고,
Figure 112020132047979-pat00049
,
Figure 112020132047979-pat00050
, l=K 일 때, j=1이고, l=1일 때, j=2이다.)
제어부(190)는 반사실적 양자 클록 동기화 장치(100)의 전체적인 동작을 제어하고, 마스터 클록부(110), 동기화부(130), 슬레이브 클록부(150) 및 격차 제거부(170) 간의 제어 흐름 또는 데이터 흐름을 관리할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 반사실적 양자 클록 동기화 방법의 순서를 나타내는 도면이다.
도 5를 참조하면, 반사실적 양자 클록 동기화 방법은 마스터 클록부(110)를 통해, 양자 상태을 추종하는 흡수 객체를 포함하고 상기 흡수 객체에 따라 마스터 상태를 결정할 수 있다(S510).
반사실적 양자 클록 동기화 방법은 동기화부(130)를 통해 마스터 상태를 결정하는 장소와 다른 위치에서 반사실적 양자 제노 게이트를 통해 상기 마스터 상태에 대한 정보를 획득할 수 있다(S530).
반사실적 양자 클록 동기화 방법은 슬레이브 클록부(150)를 통해 동기화부의 정보에 따라서 상기 마스터 상태와 동기화되어 슬레이브 상태를 결정할 수 있다(S550).
반사실적 양자 클록 동기화 방법은 격차 제거부(170)를 통해 마스터 상태 및 상기 슬레이브 상태 간의 격차를 제거할 수 있다(S570).
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100: 반사실적 양자 클록 동기화 장치
110: 마스터 클록부 130: 동기화부
150: 슬레이브 클록부 170: 격차 제거부
190: 제어부

Claims (19)

  1. 양자 상태을 추종하는 흡수 객체를 포함하고 상기 흡수 객체에 따라 마스터 상태를 결정하는 마스터 클록부;
    상기 마스터 클록부와 다른 위치에서 반사실적 양자 제노 게이트를 통해 상기 마스터 상태에 대한 정보를 획득하는 동기화부; 및
    상기 동기화부의 정보에 따라서 상기 마스터 상태와 동기화되어 슬레이브 상태를 결정하는 슬레이브 클록부를 포함하는 반사실적 양자 클록 동기화 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 마스터 클록부는,
    상기 양자 상태의 존재 및 부재에 따라서 상기 양자 상태를 흡수하는 흡수 객체를 각각 포함하는 것을 특징으로 하는 반사실적 양자 클록 동기화 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 마스터 클록부는,
    특정 위상을 가지는 양자에 대해서만 통과시키는 편광빔 분할부재를 통해 상기 동기화부와 링크될 수 있는 선택된 양자 상태를 결정하는 것을 특징으로 하는 반사실적 양자 클록 동기화 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 반사실적 양자 제노게이트는,
    복수개의 계단식 간섭 게이트로 구성되는 것을 특징으로 하는 반사실적 양자 클록 동기화 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 동기화부는,
    상기 반사실적 양자 제노게이트에 동기화 양자를 입력하여 상기 마스터 상태에 대한 정보를 획득하는 것을 특징으로 하는 반사실적 양자 클록 동기화 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 양자 제노게이트는,
    상기 동기화 양자의 상태에 상응하는 위상변화동작을 상기 동기화 양자에 대해서 수행하는 것을 특징으로 하는 반사실적 양자 클록 동기화 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 양자 제노게이트는,
    상기 양자 상태가 부재인 경우, [수학식 1] 및 [수학식 2]에 따라 상기 동기화 양자 상태에 대해 상기 위상변화동작을 수행하는 것을 특징으로 하는 반사실적 양자 클록 동기화 장치.
    [수학식 1]
    Figure 112020132047979-pat00051

    (여기에서,
    Figure 112020132047979-pat00052
    는 위상변화동작이 수행된 동기화 양자 상태,
    Figure 112020132047979-pat00053
    는 [수학식 2]에 따라 결정된다.)
    [수학식 2]
    Figure 112020132047979-pat00054

    (여기에서, M은 최종 외부 싸이클 횟수, m은 상기 마스터 상태가 부재에서 존재로 변경되는 동안 수행된 외부 싸이클 횟수이다.)
  8. 제1항에 있어서,
    상기 마스터 상태 및 상기 슬레이브 상태 간의 시간적 격차를 제거하는 격차 제거부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반사실적 양자 클록 동기화 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 격차 제거부는,
    상기 마스터 상태가 부재에서 존재로 변화하는 시점 및 존재에서 부재로 변화하는 시점에 제곱근 측정을 통해 상기 마스터 상태 및 상기 슬레이브 상태 간의 격차를 검출하고 해당 격차에 따라서 상기 슬레이브 상태를 보상해주는 것을 특징으로 하는 반사실적 양자 클록 동기화 장치.
  10. 양자 상태을 추종하는 흡수 객체를 포함하고 상기 흡수 객체에 따라 마스터 상태를 결정하는 마스터 상태 결정 단계;
    상기 마스터 상태를 결정하는 장소와 다른 위치에서 반사실적 양자 제노 게이트를 통해 상기 마스터 상태에 대한 정보를 획득하는 동기화 단계; 및
    상기 마스터 상태에 대한 정보에 따라서 상기 마스터 상태와 동기화되어 슬레이브 상태를 결정하는 슬레이브 상태 결정 단계를 포함하는 반사실적 양자 클록 동기화 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 마스터 상태 결정 단계는,
    상기 양자 상태의 존재 및 부재에 따라서 상기 양자 상태를 흡수하는 흡수 객체를 통해 상기 양자 상태를 추종하는 것을 특징으로 하는 반사실적 양자 클록 동기화 방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 마스터 상태 결정 단계는,
    특정 위상을 가지는 양자에 대해서만 통과시키는 편광빔 분할부재를 통해 선택된 양자 상태를 결정하는 것을 특징으로 하는 반사실적 양자 클록 동기화 방법.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 반사실적 양자 제노게이트는,
    복수개의 계단식 간섭 게이트로 구성되는 것을 특징으로 하는 반사실적 양자 클록 동기화 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 동기화 단계는,
    상기 반사실적 양자 제노게이트에 동기화 양자를 입력하여 상기 마스터 상태에 대한 정보를 획득하는 것을 특징으로 하는 반사실적 양자 클록 동기화 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 양자 제노게이트는,
    상기 동기화 양자의 상태에 상응하는 위상변화동작을 상기 동기화 양자에 대해서 수행하는 것을 특징으로 하는 반사실적 양자 클록 동기화 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 양자 제노게이트는,
    상기 양자 상태가 부재인 경우, [수학식 1] 및 [수학식 2]에 따라 상기 동기화 양자 상태에 대해 상기 위상변화동작을 수행하는 것을 특징으로 하는 반사실적 양자 클록 동기화 방법.
    [수학식 1]
    Figure 112020132047979-pat00055

    (여기에서,
    Figure 112020132047979-pat00056
    는 위상변화동작이 수행된 동기화 양자 상태,
    Figure 112020132047979-pat00057
    는 [수학식 2]에 따라 결정된다.)
    [수학식 2]
    Figure 112020132047979-pat00058

    (여기에서, M은 최종 외부 싸이클 횟수, m은 상기 마스터 상태가 부재에서 존재로 변경되는 동안 수행된 외부 싸이클 횟수이다.)
  17. 제10항에 있어서,
    상기 마스터 상태 및 상기 슬레이브 상태 간의 시간적 격차를 제거하는 격차 제거 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반사실적 양자 클록 동기화 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 격차 제거 단계는,
    상기 마스터 상태가 부재에서 존재로 변화하는 시점 및 존재에서 부재로 변화하는 시점에 제곱근 측정을 통해 상기 마스터 상태 및 상기 슬레이브 상태 간의 격차를 검출하고 해당 격차에 따라서 상기 슬레이브 상태를 보상해주는 것을 특징으로 하는 반사실적 양자 클록 동기화 방법.
  19. 양자 상태을 추종하는 흡수 객체를 포함하고 상기 흡수 객체에 따라 마스터 상태를 결정하는 마스터 상태 결정 단계;
    마스터 상태를 결정하는 장소와 다른 위치에서 반사실적 양자 제노 게이트를 통해 상기 마스터 상태에 대한 정보를 획득하고 상기 마스터 상태에 대한 정보에 따라서 상기 마스터 상태와 동기화되어 슬레이브 상태를 결정하는 슬레이브 상태 결정 단계; 및
    상기 마스터 상태 및 상기 슬레이브 상태 간의 격차를 상기 마스터 상태의 변화에 따라 감지하여 상기 격차를 상기 슬레이브 상태에 대해 보상하는 격차 제거 단계를 포함하는 반사실적 양자 클록 동기화 방법.
KR1020200169270A 2020-12-07 2020-12-07 반사실적 양자 클록 동기화 장치 및 방법 KR102436948B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200169270A KR102436948B1 (ko) 2020-12-07 2020-12-07 반사실적 양자 클록 동기화 장치 및 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200169270A KR102436948B1 (ko) 2020-12-07 2020-12-07 반사실적 양자 클록 동기화 장치 및 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20220080307A KR20220080307A (ko) 2022-06-14
KR102436948B1 true KR102436948B1 (ko) 2022-08-25

Family

ID=81980449

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200169270A KR102436948B1 (ko) 2020-12-07 2020-12-07 반사실적 양자 클록 동기화 장치 및 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102436948B1 (ko)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140270802A1 (en) 2013-03-15 2014-09-18 Raytheon Company Quantum synchronization for classical distributed systems
US20200088754A1 (en) 2018-09-14 2020-03-19 Booz Allen Hamilton Inc. System and methods for updating a reference time from a decaying rotational period of a pulsar

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7038188B2 (en) * 2003-04-11 2006-05-02 Hewlett-Packard Development Company, Lp. Non-demolition photon detector that preserves input state characteristics
US7109593B2 (en) * 2004-07-30 2006-09-19 Microsoft Corporation Systems and methods for performing quantum computations
US7849121B2 (en) * 2006-04-20 2010-12-07 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Optical-based, self-authenticating quantum random number generators
KR101479107B1 (ko) 2012-10-30 2015-01-07 에스케이 텔레콤주식회사 양자 암호키 분배를 위해 정기적인 프레임 단위의 양자 신호를 생성하고 처리하는 방법 및 장치
EP2940923B1 (en) * 2014-04-28 2018-09-05 Université de Genève Method and device for optics based quantum random number generator
EP3182638B1 (en) 2015-12-18 2019-12-25 ID Quantique S.A. Apparatus and method for adding an entropy source to quantum key distribution systems

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140270802A1 (en) 2013-03-15 2014-09-18 Raytheon Company Quantum synchronization for classical distributed systems
US20200088754A1 (en) 2018-09-14 2020-03-19 Booz Allen Hamilton Inc. System and methods for updating a reference time from a decaying rotational period of a pulsar

Also Published As

Publication number Publication date
KR20220080307A (ko) 2022-06-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6732026B2 (ja) 量子鍵配送システムにエントロピー源を追加するための装置および方法
US7580524B2 (en) Method and apparatus for synchronizing the emitter and the receiver in an autocompensating quantum cryptography system
EP1732262B1 (en) Method and system for cryptographic-key-generation and communication
JP4775919B2 (ja) 量子通信装置及び量子通信システム及び量子通信方法
US20200059358A1 (en) Apparatus and method for quantum enhanced physical layer security
CN105049195B (zh) 基于Sagnac环的多用户QKD网络系统
WO2017084380A1 (zh) 一种量子通信方法和装置
CN104065475A (zh) 高速连续变量量子密钥分发系统及其位帧同步方法
WO2017148140A1 (zh) 一种原始密钥恢复装置和方法
JP4638478B2 (ja) 量子キー分配に対する変調器タイミング
JP7301414B2 (ja) 偏光エンタングルｇｈｚ状態に基づく二分法クロック同期システムおよび方法
EP3817275A1 (en) Quantum communication system having quantum key distribution and using a midpoint of the talbot effect image position and associated methods
Wang et al. Experimental verification of genuine multipartite entanglement without shared reference frames
CN107860470B (zh) 一种光场高阶相干度及噪声特性的探测装置
KR102436948B1 (ko) 반사실적 양자 클록 동기화 장치 및 방법
CN112929163B (zh) 测量装置无关的连续变量量子密钥分发方法及系统
JP3897413B2 (ja) 通信チャネルで接続された２つのステーション間の距離測定装置及び方法
CN208386565U (zh) 一种改进的hd-qkd系统以及接收端
CN108199840B (zh) 一种量子密钥分配系统
EP3817274A1 (en) Quantum communications system having quantum key distribution and using a talbot effect image position and associated methods
CN115001596A (zh) 用于量子通信系统的门控信号调谐方法和装置
Jiang et al. TDC-GPX-based synchronization scheme for QKD system
Williams et al. Superdense coding for quantum networking environments
JP6658102B2 (ja) 量子鍵配送システム及び時間同期方法
Wang et al. An enhanced proposal on decoy-state measurement device-independent quantum key distribution

Legal Events

Date Code Title Description
E90F Notification of reason for final refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant