달력

062017  이전 다음

  •  
  •  
  •  
  •  
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
  • 6
  • 7
  • 8
  • 9
  • 10
  • 11
  • 12
  • 13
  • 14
  • 15
  • 16
  • 17
  • 18
  • 19
  • 20
  • 21
  • 22
  • 23
  • 24
  • 25
  • 26
  • 27
  • 28
  • 29
  • 30
  •  

'연구 이야기/나의'에 해당되는 글 1건

  1. 2009.05.05 단열경로방법과 최적화제어방법을 결합한 새로운 양자제어 방법의 개발 (1)

 유도라만단열경로방법과 광유도퍼텐셜에 의한 단열 경로 방법이 지금까지 단열 경로를 이용한 주된 방법이었으나 최근에는 보다 강한 레이저 장의 사용과 함께 다광자 전이를 설명하기 위한 이를 응용한 방법들이 제시 되고 있는데 그 중에서 가장 대표적인 방법이 슈타르크 처프 신속 단열 경로 방법(SCRAP: Stark-chirped Rapid Adiabatic Passage)이다. 이 방법은 기존에 제기 되었던 기존의 단열 경로의 방법들에 비해 슈타르크 이동을 이용해 보다 다양한 단열 경로를 만들 수 있다는 장점에서 목적 상태의 환경에 따른 여러 가지 제약을 제거해주는 역할을 하였을 뿐만 아니라 다광자의 전이에 따른 비선형 현상을 쉽게 설명할 수 있는 방법이 되었다. 하지만 이 방법은 유도 라만 단열 경로 방법처럼 주로 원자나 분자의 진동, 회전 에너지의 연구에 주로 쓰였다. 그 후, 분자의 전자 에너지에서 나타나는 동역학을 조절하기 위하여 동역학적 슈타르크의 이동이 쓰이게 되면서 분자의 재결합이나 다른 다중도 (multiplicity)를 갖는 전자 상태의 조절에까지 응용되었고 본인의 연구 분야도 바로 여기에 해당하였다. 이러한 연구의 의의는 결맞음 조절 (coherent control)에 바탕을 둔 다중 경로 방법과 파동묶음의 동역학을 외부 퍼텐셜에너지의 변화를 통해 조절하려고 하는 펄스 시간 조절법의 결합을 통해 선택적이고 안정적인 결과를 얻었다는 것이다. 위의 두 큰 흐름이 양자 제어를 동역학적인 면에서 접근하였다면, 최적화 제어 방법은 좀 더 통계적인 접근을 통해 이루어져 왔기에 다른 분야와는 달리 다른 방법과 비교적 학문적인 결합 과정이 잘 이루어 지지 않았고 특히 펄스 시간 조절법과 다중 경로 방법을 토대로 한 단열 경로 방법과는 더욱 그러한 위치에 있었다. 그래서 최근에는 양자제어를 통계적인 접근과 동시에 동역학적인 묘사를 하기 위하여 이러한 방법들 간의 결합을 위한 다양한 연구가 진행되고 있다. 나의 연구 목적도 바로 이러한 연장선 상에 있다. 양자 제어 방법에 대한 연구는 새로운 레이저 스킴을 제안하는 방법론의 개발에 있다. 본인 역시 기존의 방법들 중 가장 정량적인 최적화 제어 방법과 가장 정성적이고 직관적인 단열 경로 방법의 결합을 통해 새로운 알고리즘을 개발하는데 연구의 초점을 맞출 것이다. 1년 간 연구의 내용은 크게 4가지로 요약될 수 있다. 우선 첫 번째 단계로 최적화 제어 방법을 충분히 익히기 위한 연습 단계로 다광자 전이가 일어나는 과정에서 필요한 레이저의 형태를 일반적인 최적화 제어 방법을 이용해 구해 낼 것이다. 이 때 효과적인 전이를 방해하는 원인이 되는 다른 경로를 통한 원하지 않는 다광자 전이의 영향을 설명하기 위하여 가상의 단열 상태 (virtual adiabatic states)를 이용한 단열 경로 방법을 이용하고자 한다. 최적화 제어 방법은 오직 목적에 맞는 펄스를 설계하는 방법이기 때문에 펄스가 주어지는 시간 동안 파동묶음이 어떠한 과정을 통해 조절되는지는 확인을 할 수 없다. 단열 경로 방법에서는 각각의 드레스 상태를 열교환 상태 (diabatic state)로 하여 단열 경로를 구현하기 때문에 매 시간 단열 경로의 변화를 통하여 도식적인 이해를 하는데 큰 도움을 받을 수 있다. 단열 경로 방법과 최적화 제어 방법을 결합하기 위한 첫 번째 단계로 우선 단열 경로 방법을, 최적화 제어 방법에서는 확인할 수 없는 동역학적 변화를 직관적으로 해석할 수 있는 해석 방법으로 사용할 것이다. 위의 연구를 바탕으로 한 본격적인 연구의 수행은 2번째 단계에서부터 이루어 질 것이다. 이제부터는 단열 경로 방법을 최적화 제어 방법을 이해하기 위한 해석적 도구로 사용하는 것에 그치지 않고, 최적화된 레이저 펄스를 설계하기 위한 알고리즘을 구현하는 과정에 직접 추가를 하고자 한다. 다음 단계로 이렇게 수정된 최적화 제어방법을 우선 간단한 고립계에 적용시켜 본 후, 밀도 행렬을 이용하여 여러 가지 흩어지기 효과 (dissipation effect)가 나타나는 열린 계에 적용시켜 볼 것이다. 이 때 가장 중요하게 다룰 점은 레이저를 최적화시키는 과정에서 얼마나 레이저 요동에 대하여 안정성 (robustness)를 유지할 수 있는가를 검토하고 분석하는 것이다. 마지막 단계로 이러한 검토 과정을 거쳐 새롭게 제안된 알고리즘에 의한 단열 경로의 최적화 제어 방법을 이용해 연수의 최종목표인 분자 양자 컴퓨터를 구현하기 위한 연구를 수행할 것이다. 이 과정에서는 그로버 (Grover) 알고리즘을 이용한 모의 실험을 할 것이고, 비마르코프 풀림효과 (non-Markovian relaxation effects)를 모사하고 새로운 최적화 제어 방법이 이전의 방법보다 쉽게 이러한 문제를 극복할 수 있음을 보이려고 한다.
저작자 표시 비영리 변경 금지
신고
Posted by HONO

티스토리 툴바