양자 나노과학
Quantum nanoscience |
양자 나노과학은 나노과학과 양자과학이 교차하는 기초연구 영역으로 나노기술의 개발이 가능한 이해를 창출한다. 그것은 양자역학을 이용하여 공학적 나노구조에서 일관된 양자효과를 탐구하고 사용한다. 이는 결국 중첩과 얽힘과 같은 양자현상을 통해 양자 나노기기의 기능과 구조를 설명하는 새로운 형태의 나노기기와 나노경량기재의 설계로 이어질 수 있다. 양자컴퓨팅의 실현을 향한 노력이 커지면서 양자택일은 이 규모의 효과를 설명하는 새로운 의미를 띠게 됐다. 현재 양자란 자연적으로 발생하는 현상 대신 공학적 중첩, 얽힘, 양자 일관성의 양자역학적 현상을 말한다.
기본 개념
일관성
양자 나노과학은 공학적 나노구조에서 일관된 양자 효과를 탐구하고 사용한다. 일관성은 서로 다른 양자 상태의 중첩으로 준비되면 그 진화를 시간 내에 예측할 수 있는 양자 시스템의 속성이다. 양자 컴퓨터에서 일련의 논리 연산 수행과 같은 특정 작업에 시스템을 사용하고자 할 때 이 속성은 중요하다. 양자 일관성은 깨지기 쉬우며, 시스템이 너무 커지거나 환경과의 통제되지 않은 상호작용을 받는다면 쉽게 상실될 수 있다. 양자 일관성이 가능한 기능성은 양자 컴퓨팅, 양자 통신, 양자 시뮬레이션, 양자 감지 등 가능한 파괴적 기술을 만들겠다는 약속을 지킨다. 나노 크기의 일관된 양자 효과는 상대적으로 미지의 영역이다. 따라서 양자 나노과학 분야는 이러한 인간 지식의 영역으로 들어가는 길을 제공하기 때문에 기초과학 중에서도 특별하다.
양자 일관성은 양자 나노 과학의 핵심이다. 이 분야의 목표는 양자 일관성 있는 기능성을 조작하고 활용하는 것이다. 양자 나노 과학의 대부분은 일관성을 보존하고 극대화하기 위해 정합성의 메커니즘을 이해하는 데 전념하고 있다.
중첩
중첩은 한 실체가 두 개의 상태에서 동시에 존재할 수 있는 양자 현상이다. 고전적인 묘사는 슈뢰더 캣의 고된 실험이다. 이 게단켄 실험에서 고양이는 고양이의 상태가 실제로 관찰될 때까지 살아있거나 죽을 수 있다.
얽힘
얽힘은 두 개 이상의 물체의 양자 상태를 어떤 거리에서도 연결할 수 있다. 얽힘은 양자 텔레포테이션과 양자 커뮤니케이션의 핵심에 있다.
구성요소 사용
양자 일관성이 가능한 기능성의 추구는, 정합성이 가능한 기능성의 달성을 목표로 하는 재료와 도구를 가능하게 하는 것과 같은, 양자 나노 과학 연구의 활성화 분야를 포함한다. 양자성, 물질, 도구 및 제작의 원소는 모두 양자성 및/또는 나노성이다. 양자 나노과학은 그것들이 양자 일관성 있는 기능성을 향한 길을 추구하는 한 이것들을 포함할 수 있다.
적용들
- 양자 컴퓨팅
- 양자 통신은 얽힌 상태를 이용한 초보안 해킹 방지 통신이다.
- 양자 시뮬레이터
- 양자 감지는 다른 물체를 감지하기 위해 양자 상태를 사용한다. 일관성의 파괴한도는 환경 자체를 탐사하기 위한 민감한 도구로서 양자 시스템의 일관성의 상실을 이용함으로써 자원으로 변질될 수 있다.
참고 항목
참조
추가 읽기
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