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한국광학회지

고전 상관관계를 갖는 두 빛을 이용한 고스트 이미징

Samyong Bae, 윤선현

Published Dec 1, 2005• 0 citations
OpenAlex

Abstract

빛의 양자역학적 성질인 얽힘(entanglement)을 이용한 양자 고스트 이미징(quantum ghost imaging)은 고전적인 동시계수 측정(classical coincidence measurement)에 의해서도 정성적으로 재현됨이 알려져 있다. 본 실험에서는 진행방향에서 고전적인 상관관계를 가지는 빛을 이용하여 고전 동시계수 이미징(classical coincidence imaging) 실험을 수행하여 양자역학적 얽힘 상태에서 볼 수 있는 현상들을 관측하고 고스트 이미지가 나오는 원리를 분석하였다. 고전적인 상관관계를 가지는 광원은 아르곤이온 레이저에서 나오는 빛의 경로를 스피커에 부착되어 회전하는 거울에 반사시켜 진행방향에 대해 상관관계를 가지도록 만들어 사용하였다.

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본 논문에서는 entanglement swapping을 이용하여 직접적인 통신이 가능한 통신 프로토콜을 제안한다. 이 프로토콜은 암호화된 메시지가 공개 채널 상으로 전달되지 않음으로 도청자로부터의 안전성을 높였다. 효율성에 있어서도 한 세션에 두 비트의 고전 정보가 전달되므로 Bostrom과 Felbinger에 의해 제시된 ping-pong 프로토콜 보다 두배의 효율성 향상을 가져왔다. 본 프로토콜에서 사용하고 있는 검증 모드는 75%의 확률로 도청자의 존재를 확인할 수 있기 때문에 충분한 검증 절차를 거치면 이론적으로 도청자로부터 거의 완벽한 안전성을 보장 받을 수 있다.

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Optical encryption system using phase-encoded virtual image

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본 논문에서는 위상 변조된 가상 영상과 간섭의 원리를 이용하여 영상의 암호화 및 복호화 수준을 향상시키는 방법을 제안하였다. 원 영상은 그레이 값을 가지는 가상 영상과 무작위 암호화 키, 그리고 복호화 키를 위상 변조하여 이들을 간섭계의 한 쪽 경로에 둠으로써 기준파와의 간섭에 의해서 간단히 복원될 수 있다. 제안한 암호화 과정은 원 영상의 어떤 정보도 포함하지 않은 위상 변조된 가상영상과 컴퓨터를 통해서 만들어진 무작위 영상(암호화 키)을 곱함으로써 암호화한다. 그러므로 허가되지 않은 사람들이 암호화키를 분석함으로써 있을 수 있는 복제 가능성을 배제하였다. 또한 그레이 영상을 암호화함으로써 이진 위상 암호화방법에 비해 암호화 수준이 높은 장점을 가진다. 컴퓨터 시뮬레이션과 광 실험을 통하여 제안한 방법이 광 암호화 시스템에 적합함을 확인하였다. In this paper, we propose an improved image encryption and decryption method using a phase-encoded virtual image and interference. An original image is simply decrypted by interfering a reference wave with the wave passing through a decrypting key and the encrypted image, where every image has grey level. The proposed encryption is performed by the multiplication of an encrypting key and a phase-encoded virtual image which dose not contain any information for the original image. Therefore even if unauthorized people analyze the encrypted image, they cannot reconstruct the original image. Also grey image encryption can improve the encryption level compared to binary image encryption. Computer simulation and optical experiments confirmed that the proposed technique is a simple for optical encryption.

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이중성은 양자물리학 학습에서 중요하면서도 혼란스러운 개념이다. 이 연구의 목적은 빛의 파동-입자 이중성을 정량적으로 측정하는 것이다. 이중슬릿을 통과한 광자 신호는 광전증배관으로 검출하였으며, 검출된 광자 신호는 NI DAQ 카드와 LabView를 이용하여 컴퓨터에서 처리하였다. 특별히 이 연구에서는 32ns 시간 동안 간섭계 내부에 하나의 광자가 존재해야 하는 실험적 상황을 확인하기 위하여 핵 시간 분광 모듈을 사용한 동시 신호 측정 방법을 사용하였다. 결과적으로, 우리의 실험 설계에 따라서 광자가 ND80 필터로 충분히 감쇠된 경우 이중슬릿을 이용한 측정에서 빛의 이중성의 실험적 증거를 관측할 수 있었다. 또한 이 연구는 학생들에게는 약간 생소할 수 있는 양자 수준에서 빛을 다루는 여러 실험적 방법 중 하나의 실험 지침을 제시하였다.

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양자입자의 비고전적인 운동 상태 구현에 대한 전망 및 응용 분야 소개

최재민

본 논문에서는 미시적인 입자를 레이저 광선을 이용하여 준비한 광학적인 퍼텐셜 우물에 포획하여 발생하는 입자의 운동을 양자역학적 프레임을 이용하여 기술하는 방법에 대해 설명하고 고유상태를 기반으로 구성된 특수한 비고전적 운동상태인 응축상태를 구현하여 일반적으로 양자역학이 허용하는 측정의 한계인 standard quantum limit(SQL)을 극복하는 방법에 대해 살펴보고자 한다.

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