hotchpotch/wikipedia-multilingual-ir-pairs huggingface dataset:
IBM 709 I/O 채널
이전 704에 비해 709의 주요 개선점은 더 많은 자기코어 메모리와 독립적인 I/O 채널의 첫 사용이었다. 704의 I/O가 중앙 처리 장치의 프로그래밍된 기능, 즉 "복사" 명령어를 사용하여 I/O 레지스터로 또는 I/O 레지스터에서 한 번에 하나의 데이터 워드가 전송되는 반면, 709는 IBM-766 데이터 동기화 장치를 사용하며, 이는 두 개의 독립적으로 "프로그래밍된" I/O 채널을 제공한다. 최대 세 개의 데이터 동기화 장치를 709에 연결할 수 있으며, 각 장치는 최대 20개의 IBM 729 테이프 드라이브와 IBM 716 영숫자 라인 프린터, IBM 711 카드 리더 및 721 카드 펀치를 제어할 수 있다. 이는 709에서 I/O 장치의 수를 6배로 늘리고, 프로그램 실행이 병렬로 계속되는 동안 여러 장치에서 I/O가 진행될 수 있도록 한다. 각각 8,192 워드의 메모리를 가진 최대 두 개의 IBM 733 자기 드럼 장치를 데이터 동기화 장치와 독립적으로 연결할 수 있었다. 709는 처음에 카드, 테이프 또는 드럼에서 프로그램을 로드(부팅)할 수 있었다.:113
IBM 709 I/O 채널
709에 사용된 IBM 738 자기 코어 저장 장치 또한 하이브리드 기술의 이정표였다. 코어 어레이 드라이버는 모두 진공관을 사용했지만, 읽기 감지 증폭기는 컴퓨팅에서 트랜지스터를 매우 초기에 사용한 사례였다.
IBM 709 더 읽어보기
Sherman, Philip M. (1963).  Bell Telephone Laboratories, Murray Hill, New Jersey, USA에서 작성. 《Programming and Coding the IBM 709-7090-7094 Computers》 (PDF) 1판. New York / London / Sydney: John Wiley & Sons, Inc. 2020년 6월 18일에 원본 문서 (PDF)에서 보존된 문서. 2020년 6월 18일에 확인함.
프랭크 페페 피체리아 나폴레타나
프랭크 페페 피제리아 나폴레타나(Frank Pepe Pizzeria Napoletana)는 일반적으로 프랭크 페페스(Frank Pepe's) 또는 간단히 페페스(Pepe's)는 코네티컷주 뉴헤이븐 우스터 스퀘어(Wooster Square) 우스터 스트리트 163번지에 위치한 피자 레스토랑으로, 뉴헤이븐 스타일 피자의 원조이다. 1925년에 문을 연 이 레스토랑은 미국에서 가장 오래되고 잘 알려진 피자 전문점 중 하나이다. 현재는 소규모 가족 운영 체인으로 확장하여 미국 동부 지역에 여러 지점을 운영하고 있다.
프랭크 페페 피체리아 나폴레타나 프랭크 페페
프랭크 페페(1893년 4월 15일 – 1969년 9월 6일)는 이탈리아 마이오리에서 태어나 1909년 십대 때 뉴헤이븐으로 이민 왔다. 그는 우스터 스퀘어의 새전트 앤 컴퍼니(Sargent & Co.)와 같은 지역 공장에서 다른 이탈리아 이민자들과 함께 일했다.
제1차 세계 대전 중 페페는 조국을 위해 싸우기 위해 이탈리아로 돌아갔다. 그는 1919년 2월 25일에 이탈리아 육군에서 명예롭게 전역했다. 1919년 9월 27일, 그는 이탈리아 마이오리 출신인 필로메나 볼피와 결혼했다. 그들은 1919년 크리스마스 전에 이탈리아를 떠나 1920년 새해 직후 뉴욕에 도착했다.
프랭크 페페 피체리아 나폴레타나 역사
1920년 뉴욕에 도착한 후, 갓 결혼한 페페 부부는 우스터 스퀘어로 돌아왔다. 프랭크는 우스터 스트리트의 한 빵집에서 일하기 시작했다. 그는 특별한 머리 장식으로 "토마토 파이"를 팔며 우스터 스퀘어 시장을 돌아다니는 것으로 유명했다. 충분한 돈을 모은 후 그는 마차를 사서 피자를 팔 수 있었다.
이 지역에서 피자를 팔아 계속 성공하자 페페와 그의 아내는 자신들의 레스토랑을 열기로 결심했다. 프랭크와 필로메나는 1925년 6월 16일 우스터 스트리트 163번지(현재 "더 스팟"으로 알려진 곳)에 "프랭크 페페 피체리아 나폴레타나"를 설립했다.
페페는 나폴리 요리 스타일 이탈리아 피자와 밀접하게 관련된 뉴헤이븐 스타일의 얇은 크러스트 아피자를 개발했으며, 이를 석탄 화덕 피자 오븐에서 구웠다.
처음에는 프랭크 페페가 두 가지 종류의 피자만 만들었고, 두 가지 크기만 제공했다. "토마토 파이"(페코리노 로마노 치즈, 마늘, 오레가노, 올리브유를 곁들인 토마토)와 정어리를 추가한 다른 피자였다. 1920년대에는 냉장이 제한적이었기 때문에, 페페는 처음에는 피자에 모차렐라 치즈를 제공하지 않았다.
프랭크 페페 피체리아 나폴레타나 역사
보카미엘로(Boccamiello) 가족이 처음에는 우스터 스트리트 163번지 건물을 소유했다. 1930년대 중반, 그들은 프랭크 페페를 건물에서 쫓아냈다. 얼마 지나지 않아 그들은 건물의 이름을 "더 스팟"으로 바꾸고 그곳에서 자신들의 피자를 팔기 시작했다.
프랭크 페페는 "더 스팟" 옆 건물인 우스터 스트리트 157번지를 매입했다. 그는 1936년에 레스토랑을 현재의 옆 건물로 이전했다. 그 당시 프랭크 페페 피체리아 나폴레타나는 미국 내 어떤 레스토랑보다도 많은 좌석을 보유하고 있었다.
페페와 그의 가족은 건물 위 아파트에 살면서 피자집을 그들의 삶의 중심지로 삼았다. (문맹이었던) 프랭크는 매일 아침 석탄 화덕에 불을 지피는 일을 담당했고, 필로메나는 회계와 사업을 담당했다. 페페의 여동생 레이첼 콜로나, 딸 엘리자베스와 세라피나, 사위 랄프 로셀리를 포함한 다른 가족 구성원들도 사업에 참여했다.
프랭크 페페 피체리아 나폴레타나 역사
프랭크 페페는 1969년에 사망했다. 그의 두 딸이 피자집의 소유권과 운영권을 물려받았다. 부모님처럼 엘리자베스와 세라피나는 레스토랑 운영을 삶의 중심으로 삼았다. 그들은 종종 자녀들을 직장에 데려왔고, 자녀들은 설거지나 피자가 담겨 나오는 금속 쟁반 청소와 같은 레스토랑 운영에 필요한 일들을 맡곤 했다.
엘리자베스와 세라피나는 1977년에 보카미엘로 가족으로부터 더 스팟을 다시 사들였다. 건물을 개조한 후, 페페 가족은 1981년에 "더 스팟"을 다시 대중에게 개방했다. "더 스팟"은 옆 매장과 동일한 메뉴를 제공하며, 프랭크 페페가 피자집을 처음 열었던 1925년의 오리지널 오븐을 포함하고 있다.
페페의 딸들은 수십 년 동안 피자집의 일상적인 운영을 맡았으며, 그 후 식당의 다양한 역할을 경험했던 일곱 자녀에게 소유권을 이전했다. 프랭크와 필로메나의 손주들이 현재 레스토랑의 공동 소유주이며, 21세기에 확장되기 시작했다.
2006년 코네티컷주 페어필드에 매장을 연 이후, 페페는 코네티컷, 뉴욕, 매사추세츠, 로드아일랜드, 메릴랜드, 버지니아, 플로리다에 16개 매장으로 확장했다. 17번째 매장은 2024년 여름 스탬퍼드, 코네티컷에 개장할 예정이다.
페페는 고먼 베차드가 감독한 다큐멘터리 영화 "피자, 러브 스토리"에 등장하는 세 피자 레스토랑 중 하나이다. 이 영화는 2019년 4월 IFFBoston에서 세계 초연되었다. 이 영화는 2020년 9월 29일에 DVD와 유료 시청 서비스로 출시되었다.
프랭크 페페 피체리아 나폴레타나 배경
페페는 뉴헤이븐의 주요 관광지이다.
모든 페페의 오븐은 석탄을 연료로 사용하며, 원래의 방식에 따라 벽돌로 정확히 똑같이 만들어진다. 이 오븐들은 14 피트 (4.3 m) x 14 피트 (4.3 m) 크기이며, 약 8분에서 10분 만에 피자를 굽는다. 오븐은 피자를 650 °F (343 °C)에서 굽지만, 석탄의 온도는 1,000 °F (538 °C)를 초과할 수 있다.
프랭크 페페의 오븐에서 일하는 사람들은 훈련을 받는다. 엘리자베스 페페의 남편이자 레스토랑의 피자이올로인 랄프 로셀리는 "오븐에는 뜨거운 부분과 차가운 부분이 있습니다. 열이 균일하지 않죠. 피자가 제대로 익으려면 숙련된 작업자가 피자를 돌려야 합니다"라고 말했다.
페페의 모든 지점은 동일한 메뉴를 제공한다.
1925년부터 페페는 이스트 헤이븐, 코네티컷에서 생산된 폭손 파크 병음료를 독점적으로 제공해왔다. 레스토랑은 또한 분수대 음료, 맥주, 와인을 제공한다. 페페가 1925년에 냉장이 필요 없는 재료를 사용하여 두 가지 제품 메뉴로 시작했기 때문에, 모차렐라는 토핑으로 간주된다.
보카미엘로의 조카 베어는 더 스팟과 페페스 사이의 골목에서 조개를 열어 지나가는 사람들에게 반쪽으로 팔았다.
프랭크 페페 피체리아 나폴레타나 배경
페페의 레스토랑은 바에서 반쪽으로 깐 작은 조개를 제공하기 시작했다. 조개를 피자에 올리기로 결정하는 것은 시간문제였다. 화이트 클램 파이는 올리브 오일, 오레가노, 간 치즈, 다진 마늘, 신선한 작은 조개로 구성된다. 레스토랑은 모차렐라 치즈를 넣거나 넣지 않고 피자를 제공하지만, 모차렐라를 넣으면 피자가 너무 무겁고 느끼해진다고 생각하기 때문에 고객들에게 모차렐라 없이 주문하도록 권장한다.
페페의 피자 제조자들은 통조림 조개 대신 갓 깐 신선한 조개를 사용하는 것을 고집한다. 신선한 조개가 없으면 화이트 클램 파이를 제공하지 않는다. 2024년 현재, 원조 매장에는 모든 조개를 까는 한 명의 직원이 있다. 그는 1990년대부터 이 일을 해왔다.
화이트 클램 파이는 발명된 이래로 뉴헤이븐 피자리아의 대표 피자가 되었다.
페페는 뉴헤이븐 밖으로 작은 가족 소유의 연쇄점으로 확장했다. 프랭크 페페의 손주들이 이 체인의 공동 소유주이며, 여기에는 게리 비몬테(1959–2021)와 프랜시스 로셀리가 포함된다.
모든 지점은 건물 및 시설의 동일한 녹색 및 흰색 디자인, 석탄 화덕 오븐의 복제품, 정사각형 피자 팬에 서빙, 동일한 공급업체로부터 재료를 사용한다.
프랭크 페페 피체리아 나폴레타나 배경
또한, 프랭크 페페 피체리아 나폴레타나는 모히건 선 아레나에서 행사가 있을 때 피자 조각을 판매한다.
프랭크 페페 피체리아 나폴레타나는 우스터 스트리트의 다른 피자 레스토랑인 샐리스 아피자와의 우호적인 경쟁으로도 잘 알려져 있다. 샐리스는 페페의 조카 살 콘실리오가 1938년에 설립했다. 이 경쟁은 수십 년 전으로 거슬러 올라가며, 피자 팬들은 어느 곳이 더 맛있는 피자를 제공하는지에 대해 의견이 나뉜다. 예를 들어, 프랭크 시나트라는 샐리스의 팬이었고, 로널드 레이건은 페페스를 선호했다.
페페스에 충성심을 선언한 다른 유명인사로는 폴 지어마티, 헨리 윙클러, 라일 로벳, 스티브 시리파, 알렉스 과르나스첼리, 데이비드 장, 보비 플레이 등이 있다.
페페스는 유명인사들에게 인기 있는 목적지로, 폴 매카트니, 레이 앨런, 빈스 본, 토비 매과이어, 론 하워드, 빌 머레이, 캐럴라인 케네디, 대니 드비토, 로버트 듀발, 메릴 스트립 등 많은 유명인사들이 뉴헤이븐을 방문하거나 지나갈 때 종종 들러 식사를 한다.
CSIRAC
CSIRAC(Commonwealth Scientific and Industrial Research Automatic Computer, 원래 명칭: 'CSIR Mk 1')는 오스트레일리아 최초의 디지털 컴퓨터이자 세계에서 다섯 번째 프로그램 내장식 컴퓨터였다. 현존하는 가장 오래된 1세대 전자 컴퓨터이다.
(독일 박물관의 주제 Z4는 더 오래되었지만 전기 기계식이었고 전자식은 아니었다.) 이것은 디지털 음악을 연주한 최초의 컴퓨터였다.
퇴역한 후, 그것은 수년 동안 멜버른 박물관에 전시되었다. 2018년에 사이언스워크스로 옮겨져 현재는 Think Ahead 갤러리에 영구적으로 전시되어 있다.
CSIRA 컬렉션, 기여자 및 관련 주제에 대한 포괄적인 정보는 뮤지엄스 빅토리아 컬렉션 웹사이트에서 볼 수 있다.
CSIRAC 역사
CSIRAC은 트레버 피어시와 마스톤 비어드가 이끄는 팀이 유럽과 미국의 유사한 노력들과는 대부분 독립적으로 작업하여 제작되었으며, 1949년 11월 언젠가 첫 번째 테스트 프로그램(숫자 곱셈)을 실행했다. 1950년 말에 제한적으로 작동하기 시작했으며, 1951년에 공개 시연 및 가동되었다.
CSIRAC 설계
이 기계는 1세대 진공관 구동 컴퓨터 설계의 전형적인 예였다. 주요 데이터 저장 장치로 수은 지연선 기억기를 사용했으며, 일반적인 용량은 768개의 20-비트 워드였고, 총 4096워드 용량과 10밀리초의 접근 시간을 가진 병렬 디스크형 장치로 보완되었다. 메모리 클록은 1000 Hz로 실행되었고, 클록에 동기화된 제어 장치는 명령을 실행하는 데 두 사이클이 걸렸다 (나중에 속도는 명령당 한 사이클로 두 배 증가했다). 버스 (설계에서는 "디지트 트렁크"라고 불렸다)는 한 번에 한 비트를 전송하는 직렬 방식이라는 점에서 대부분의 컴퓨터와는 다르게 특이했다.
CSIRAC의 약 2000개 진공관 대부분은 6SN7, 6V6, EA50 다이오드 및 KT66 유형이었다. 조지 셈키우는 나중에 드럼 판독 전자 장치를 저마늄 트랜지스터를 사용하도록 재설계했다.
CSIRAC 설계
기계에 대한 입력은 천공 카드 실험이 만족스럽지 못하다는 것이 입증된 후 3-인치 (76 mm) 너비의 12트랙 천공 테이프 형태로 수행되었다. 기계는 한 번에 한 명령씩 단계를 거쳐 프로그램을 실행할 수 있는 콘솔을 통해 제어되었으며, 레지스터 내용을 보여주는 CRT 디스플레이를 갖추고 있었다. 출력은 표준 전신타자기 또는 천공 테이프를 통해 이루어졌다.
CSIRAC 설계
명령어 집합은 기본 산술 및 논리 연산뿐만 아니라 조건부 및 상대 점프를 지원했다 (이는 서브루틴 라이브러리를 작성할 수 있게 했다). 명령어는 5비트 "대상" P1-P5, 5비트 "소스" P6-P10, 10비트 "주소" P11-P20의 세 가지 구성 요소로 이루어졌다. 주 저장소를 사용하는 명령어의 경우, 6비트 P15-P20은 64개의 논리 지연선 중 하나를 선택했다. 비트 P11-P14는 20비트 데이터가 지연선에 기록되거나 추출되는 시간을 결정했으며, 따라서 선택된 지연선 내의 워드 주소를 나타냈다. 32개의 대상 게이트와 32개의 소스 게이트가 있었으며, 소스 또는 대상이 저장소에 접근해야 하는 경우 10비트 주소는 저장소 내의 데이터 워드를 식별했다. 총 소스 및 대상 조합 또는 다른 명령어 기능의 수는 1024개였지만, 이 중 약 256개만 자주 사용되었다. 이 기계에는 3개의 20비트 레지스터(A, B, C)가 있었는데, 이 중 2개는 곱셈에 관여했고, 10비트 레지스터는 워드의 절반에 연결될 수 있었으며, 16개의 20비트 레지스터 그룹은 비트 P11-P14를 통해 주소 지정되었다. 또한 20비트 프로그램 카운터(S 레지스터)와 명령어 레지스터(K)에 접근할 수 있었다.
이 기계는 그 시대의 모든 기계와 마찬가지로 운영 체제가 없었다. INTERPROGRAM이라는 고급 프로그래밍 언어는 1960년에 제프 힐(Geoff Hill)에 의해 개발되었다. 이는 1963년 20비트 트랜지스터화된 GE-200 시리즈를 위해 설계된 BASIC의 초기 형태와 유사했다.
1950년, CSIRAC은 음악을 연주하는 데 사용되었는데, 이는 디지털 컴퓨터를 이러한 목적으로 사용한 최초의 알려진 사례이다. 음악은 녹음되지 않았지만, 정확하게 재구성되었다.
1955년, CSIRO가 컴퓨팅 연구를 자신의 권한 밖으로 결정함에 따라, 이 기계는 시드니에 있는 CSIRO의 방사선물리 연구소에서 멜버른 대학교로 이전되었고, 1956년 말까지 오스트레일리아의 유일한 학술 컴퓨팅 시설이 되었다. 오스트레일리아의 많은 컴퓨터 사용 개척자들은 그곳에서 컴퓨터를 처음 접했다.
CSIRAC 보존
1964년, CSIRAC은 마지막으로 가동을 중단했다. 당시 이미 역사적 중요성이 인정되어, 나중에 박물관에 전시될 계획과 함께 보관되었다.
이 기계는 1960년대와 1970년대 내내 창고에 보관되었으며, 1980년부터 1992년까지 콜필드 공과대학 (나중에 치솜 공과대학의 콜필드 캠퍼스, 그리고 다시 모나시 대학교의 콜필드 캠퍼스)에 전시를 위해 설치되었다. 그 후 다시 보관되었다.
1990년대에는 많은 개발자들이 고령이 되어 역사가 영원히 사라지고 있다는 사실이 인지되면서 이 기계에 대한 관심이 다시 커졌다. 1996년에는 이 기계에 대한 학술회의가 개최되었다.
2000년에 이 기계는 뮤지엄스 빅토리아에 영구적으로 보관되었다. 가동 중단 이후로는 작동되지 않았지만, 이 기계에서 실행되었던 많은 프로그램이 보존되었고, 에뮬레이터가 개발되었다. 큐레이터들은 장치를 복원하는 비용 외에도 안전하게 작동시키기 위해 필요한 엄청난 수의 수리가 역사적 진정성을 훼손할 것이라고 판단했다 (CSIRAC은 작동 시 30 킬로와트의 전력을 사용했다).
CSIRAC 보존
수년 동안 멜버른 박물관에 전시된 후, 2018년에 사이언스워크스 (멜버른)로 옮겨져 현재는 Think Ahead 갤러리에 영구 전시되어 있다.
CSIRAC은 빅토리아 유산 등록부에 등재되어 있으며 유산 중첩에 포함되어 있다.
이것은 엔지니어스 오스트레일리아에 의해 공학 유산 인정 프로그램의 일환으로 국립 공학 랜드마크로 등재되어 있다.
CSIRAC 각주
《Automatic Computing Machinery: Technical Developments – An Automatic Computer in Australia》. 《Mathematics of Computation》 6. 1952. 167–172쪽. doi:10.1090/S0025-5718-52-99392-7. ISSN 0025-5718.
참고 자료
IEC 60870
전기공학 및 전력 시스템 자동화에서 국제전기기술위원회 60870 표준은 원격 제어(원격 감시 제어 및 데이터 취득)에 사용되는 시스템을 정의한다. 이러한 시스템은 송전망 및 기타 지리적으로 광범위한 제어 시스템을 제어하는 데 사용된다. 표준화된 프로토콜을 사용하면 여러 다른 공급업체의 장비가 상호 운용될 수 있다. IEC 표준 60870은 표준과 관련된 일반 정보, 작동 조건, 전기 인터페이스, 성능 요구 사항 및 데이터 전송 프로토콜을 정의하는 여섯 부분으로 구성된다. 60870 표준은 IEC 기술위원회 57 (워킹 그룹 03)에 의해 개발된다.
IEC 60870 IEC 60870-5
전송 프로토콜로 알려진 IEC 60870 파트 5는 두 시스템 사이에 영구적으로 직접 연결된 데이터 회로를 사용하여 두 시스템 사이에 기본 원격 제어 메시지를 보내기 위한 통신 프로파일을 제공한다. IEC TC 57 WG3은 전력 시스템을 위한 원격 제어, 원격 보호 및 관련 통신을 위한 통신 프로토콜 표준을 개발했다. 이 작업의 결과가 IEC 60870-5이다. 다음 다섯 가지 문서가 IEC 60870-5의 기본을 지정한다.
IEC TC 57은 또한 보조 표준을 생성했다.
IEC 60870-5-101/102/103/104는 각각 기본 원격 제어 작업, 통합 총계 전송, 보호 장비의 데이터 교환 및 IEC101의 네트워크 액세스를 위해 생성된 보조 표준이다.
IEC 60870 IEC 60870-6
IEC TC 57 WG3은 또한 ISO 표준 및 ITU-T 권고와 호환되는 원격 제어 프로토콜에 대한 표준을 생성했다. 이 표준에는 다음이 포함된다.
나노램
나노램(Nano-RAM)은 난테로(Nantero)라는 회사의 독점적인 컴퓨터 메모리 기술이다. 이는 칩과 유사한 기판 위에 증착된 탄소 나노튜브의 위치를 기반으로 하는 비휘발성 랜덤 액세스 메모리의 일종이다. 이론적으로 나노튜브의 작은 크기는 매우 높은 밀도의 메모리를 가능하게 한다. 난테로는 이를 NRAM이라고도 부른다.
나노램 기술
1세대 난테로 NRAM 기술은 세 번째 단자를 사용하여 메모리 셀을 메모리 상태 간에 전환하는 3단자 반도체 소자를 기반으로 했다. 2세대 NRAM 기술은 2단자 메모리 셀을 기반으로 한다. 2단자 셀은 더 작은 셀 크기, 20nm 이하 노드에 대한 더 나은 확장성(반도체 제조 참조), 그리고 제조 중 메모리 셀을 부동태화할 수 있는 능력과 같은 장점이 있다.
탄소 나노튜브(CNT)의 부직포 매트릭스에서 교차된 나노튜브는 위치에 따라 서로 접촉하거나 약간 분리될 수 있다. 접촉할 때 탄소 나노튜브는 반데르발스 힘에 의해 함께 고정된다. 각 NRAM "셀"은 그림 1에 설명된 바와 같이 두 전극 사이에 위치한 CNT의 상호 연결된 네트워크로 구성된다. CNT 직물은 두 금속 전극 사이에 위치하며, 이는 포토리소그래피에 의해 정의되고 식각되어 NRAM 셀을 형성한다.
나노램 기술
NRAM은 저항성 비휘발성 랜덤 액세스 메모리(RAM)로 작동하며 CNT 직물의 저항 상태에 따라 두 개 이상의 저항 모드에 있을 수 있다. CNT가 접촉하지 않을 때 직물의 저항 상태는 높고 "꺼짐" 또는 "0" 상태를 나타낸다. CNT가 접촉하게 되면 직물의 저항 상태는 낮고 "켜짐" 또는 "1" 상태를 나타낸다. NRAM은 두 저항 상태가 매우 안정적이기 때문에 메모리 역할을 한다. 0 상태에서는 CNT(또는 그 일부)가 접촉하지 않고 CNT의 강성으로 인해 분리된 상태를 유지하여 상단 및 하단 전극 사이에 높은 저항 또는 낮은 전류 측정 상태를 초래한다. 1 상태에서는 CNT(또는 그 일부)가 접촉하고 CNT 사이의 반데르발스 힘으로 인해 접촉 상태를 유지하여 상단 및 하단 전극 사이에 낮은 저항 또는 높은 전류 측정 상태를 초래한다. 전극과 CNT 사이의 접촉 저항과 같은 다른 저항원도 중요할 수 있으며 고려해야 한다.
나노램 기술
NRAM을 상태 간에 전환하려면 상단 및 하단 전극 사이에 읽기 전압보다 큰 작은 전압을 인가한다. NRAM이 0 상태에 있으면 인가된 전압은 서로 가까운 CNT 사이에 정전기적 인력을 유발하여 SET 작업을 일으킨다. 인가된 전압이 제거된 후 CNT는 약 5eV의 활성화 에너지(Ea)를 갖는 물리적 접착(반데르발스 힘)으로 인해 1 또는 낮은 저항 상태를 유지한다. NRAM 셀이 1 상태에 있으면 읽기 전압보다 큰 전압을 인가하면 CNT 접합을 분리하기에 충분한 에너지를 가진 CNT 포논 여기를 생성한다. 이것이 포논 구동 RESET 작업이다. CNT는 높은 기계적 강성(영률 1 TPa)으로 인해 활성화 에너지(Ea)가 5eV보다 훨씬 큰 OFF 또는 높은 저항 상태를 유지한다. 그림 2는 스위치 작동에 관련된 개별 CNT 쌍의 두 상태를 모두 보여준다. 상태 간 전환에 필요한 높은 활성화 에너지(> 5eV)로 인해 NRAM 스위치는 작동 온도와 같은 외부 간섭에 저항하여 DRAM과 같은 기존 메모리를 지우거나 뒤집을 수 있다.
나노램 기술
NRAM은 그림 1에 표시된 바와 같이 트랜지스터와 같은 사전 제작된 드라이버 어레이 위에 CNT의 균일한 층을 증착하여 제작된다. NRAM 셀의 하단 전극은 셀을 드라이버에 연결하는 기본 비아와 접촉한다. 하단 전극은 기본 비아의 일부로 제작될 수 있거나, 셀이 포토리소그래피로 정의되고 식각될 때 NRAM 셀과 동시에 제작될 수 있다. 셀이 포토리소그래피로 정의되고 식각되기 전에 상단 전극은 CNT 층 위에 금속 필름으로 증착되어 NRAM 셀의 정의 중에 상단 금속 전극이 패턴화되고 식각된다. 어레이의 유전체 부동태화 및 채움 후에 상단 금속 전극은 화학적-기계적 평탄화와 같은 평탄화 공정을 사용하여 위에 놓인 유전체를 에칭하여 노출된다. 상단 전극이 노출되면 다음 수준의 금속 배선 상호 연결이 제작되어 NRAM 어레이를 완성한다. 그림 3은 쓰기 및 읽기를 위해 단일 셀을 선택하는 한 가지 회로 방법을 보여준다. 교차 그리드 상호 연결 배열을 사용하여 NRAM과 드라이버(셀)는 다른 메모리 어레이와 유사한 메모리 어레이를 형성한다. 어레이의 다른 셀을 방해하지 않고 워드 라인(WL), 비트 라인(BL) 및 선택 라인(SL)에 적절한 전압을 인가하여 단일 셀을 선택할 수 있다. 또는 하단 전극과 상단 금속층 사이에 두 개의 CNT 층이 있을 수 있다. 하나는 균일하게 배열된 CNT이고 다른 하나는 무작위로 배열된 CNT이다. 균일하게 배열된 CNT는 무작위로 배열된 CNT를 상단 금속층으로부터 보호하는 데 사용된다.
나노램 특징
NRAM은 적어도 이론적으로는 DRAM과 유사한 밀도를 가지고 있다. DRAM은 본질적으로 얇은 절연체 사이에 두 개의 작은 금속판이 있는 커패시터를 포함한다. NRAM은 DRAM의 판과 대략 같은 크기의 단자와 전극을 가지고 있으며, 그 사이의 나노튜브는 훨씬 작아서 전체 크기에 영향을 미치지 않는다. 그러나 DRAM이 구축될 수 있는 최소 크기가 있는 것으로 보이며, 그 아래에서는 판에 저장되는 전하가 충분하지 않다. NRAM은 리소그래피에 의해서만 제한되는 것으로 보인다. 이는 NRAM이 DRAM보다 훨씬 더 밀집될 수 있으며, 아마도 더 저렴할 수도 있음을 의미한다. DRAM과 달리 NRAM은 "새로 고침"하기 위해 전력을 필요로 하지 않으며, 전원이 제거된 후에도 메모리를 유지한다. 따라서 장치의 메모리 상태를 쓰고 유지하는 데 필요한 전력은 셀 판에 전하를 축적해야 하는 DRAM보다 훨씬 낮다. 이는 NRAM이 비용 면에서 DRAM과 경쟁할 수 있을 뿐만 아니라 전력 소비가 적고, 쓰기 성능이 필요한 총 전하량에 따라 크게 결정되기 때문에 훨씬 빠를 수 있음을 의미한다. NRAM은 이론적으로 SRAM과 유사한 성능을 달성할 수 있는데, SRAM은 DRAM보다 빠르지만 밀도가 훨씬 낮고 따라서 훨씬 더 비싸다.
나노램 다른 비휘발성 메모리와의 비교
다른 비휘발성 랜덤 액세스 메모리(NVRAM) 기술과 비교할 때 NRAM은 여러 장점을 가지고 있다. 일반적인 NVRAM 형태인 플래시 메모리에서 각 셀은 제어 게이트(CG)가 CG와 FG 사이에 삽입된 플로팅 게이트(FG)에 의해 변조되는 MOSFET 트랜지스터와 유사하다. FG는 일반적으로 산화물과 같은 절연 유전체로 둘러싸여 있다. FG는 주변 유전체에 의해 전기적으로 격리되어 있으므로 FG에 놓인 모든 전자는 FG에 갇히게 되며, 이는 트랜지스터의 채널에서 CG를 차단하고 트랜지스터의 임계 전압(VT)을 변경한다. FG에 놓인 전하량을 쓰고 제어함으로써 FG는 선택된 셀의 VT에 따라 MOSFET 플래시 장치의 전도 상태를 제어한다. MOSFET 채널을 통해 흐르는 전류는 셀의 상태를 결정하기 위해 감지되며, 이는 적절한 CG 전압이 인가될 때 1 상태(전류 흐름)와 CG 전압이 인가될 때 0 상태(전류 흐름 없음)를 형성하는 이진 코드를 이룬다.
나노램 다른 비휘발성 메모리와의 비교
기록된 후에는 절연체가 FG에 전자를 가두어 0 상태로 고정한다. 그러나 그 비트를 변경하려면 절연체를 "과충전"하여 이미 저장된 전하를 지워야 한다. 이를 위해서는 배터리가 제공할 수 있는 것보다 훨씬 많은 약 10볼트의 더 높은 전압이 필요하다. 플래시 시스템에는 전력을 천천히 축적하고 더 높은 전압으로 방출하는 "전하 펌프"가 포함되어 있다. 이 과정은 느릴 뿐만 아니라 절연체를 손상시킨다. 이러한 이유로 플래시는 장치가 효과적으로 작동하지 않기 전에 제한된 횟수의 쓰기만 가능하다.
NRAM의 읽기 및 쓰기는 플래시(또는 "새로 고침"으로 인한 DRAM도 마찬가지)에 비해 모두 "저에너지"이므로 NRAM은 배터리 수명이 더 길 수 있다. 또한 둘 중 어느 것보다 쓰기 속도가 훨씬 빠르므로 둘 다 대체하는 데 사용될 수 있다. 최신 전화기는 전화번호를 저장하기 위한 플래시 메모리, 플래시가 너무 느리기 때문에 더 높은 성능의 작업 메모리를 위한 DRAM, 그리고 훨씬 더 높은 성능을 위한 일부 SRAM을 포함한다. 일부 NRAM은 CPU 캐시 역할을 하도록 CPU에 배치될 수 있으며, 다른 칩에서는 DRAM과 플래시를 모두 대체할 수 있다.
나노램 다른 비휘발성 메모리와의 비교
NRAM은 NRAM과 동일한 방식으로 플래시부터 DRAM, SRAM에 이르기까지 모든 것을 대체하는 "범용 메모리"라고 주장하는 다양한 새로운 메모리 시스템 중 하나이다.
사용 가능한 대체 메모리는 강유전체 RAM(FRAM 또는 FeRAM)이다. FeRAM은 DRAM 셀에 소량의 강유전체 재료를 추가한다. 재료 내 필드의 상태는 비파괴적인 형식으로 비트를 인코딩한다. FeRAM은 NRAM의 장점을 가지고 있지만, 가능한 가장 작은 셀 크기는 NRAM보다 훨씬 크다. FeRAM은 플래시의 제한된 쓰기 횟수가 문제가 되는 애플리케이션에 사용된다. FeRAM 읽기 작업은 파괴적이므로 나중에 복원 쓰기 작업이 필요하다.
나노램 다른 비휘발성 메모리와의 비교
더 투기적인 다른 메모리 시스템으로는 자기저항 랜덤 액세스 메모리(MRAM)와 상변화 메모리(PRAM)가 있다. MRAM은 자기 터널 접합 그리드를 기반으로 한다. MRAM은 터널자기저항 효과를 사용하여 메모리를 읽으므로 비파괴적으로 매우 적은 전력으로 메모리를 읽을 수 있다. 초기 MRAM은 필드 유도 쓰기를 사용했으며, 크기 면에서 한계에 도달하여 플래시 장치보다 훨씬 크게 유지되었다. 그러나 새로운 MRAM 기술은 크기 제한을 극복하여 MRAM이 플래시 메모리와도 경쟁할 수 있게 만들 수 있다. 이러한 기술은 크로커스 테크놀로지가 개발한 열 보조 스위칭(TAS)과 2009년에 크로커스, 하이닉스, IBM 및 기타 회사들이 연구하고 있던 스핀토크 전가이다.
PRAM은 쓰기 가능한 CD 또는 DVD와 유사한 기술을 기반으로 하며, 광학적 특성 대신 자기 또는 전기적 특성을 변경하는 상변화 물질을 사용한다. PRAM 재료 자체는 확장 가능하지만 더 큰 전류원이 필요하다.
나노램 역사
난테로는 2001년에 설립되었으며, 워번, 매사추세츠에 본사를 두고 있다. 플래시 반도체 제조 공장에 대한 막대한 투자로 인해, 2003년 초 NRAM의 임박한 속도와 밀도에 대한 예측에도 불구하고 시장에서 플래시를 대체할 다른 메모리는 나타나지 않았다.
2005년 NRAM은 범용 메모리로 홍보되었고, 난테로는 2006년 말까지 생산될 것이라고 예측했다.
2008년 8월, 록히드 마틴은 난테로의 지적 재산권에 대한 정부 애플리케이션에 대한 독점 라이선스를 획득했다.
2009년 초, 난테로는 30개의 미국 특허와 47명의 직원을 보유하고 있었지만 여전히 엔지니어링 단계에 있었다. 2009년 5월, NRAM의 방사선 내성 버전이 미국 우주왕복선 애틀랜티스의 STS-125 임무에서 테스트되었다.
나노램 역사
이 회사는 2012년 11월 벨기에 연구 센터 아이멕과의 추가 자금 조달 및 협력 발표 전까지 조용했다.
난테로는 2012년 11월 D 시리즈 라운드를 통해 총 4,200만 달러 이상을 유치했다.
투자자로는 찰스 리버 벤처스, 드레이퍼 피셔 주벳슨, 글로브스팬 캐피탈 파트너스, 스태타 벤처 파트너스 및 해리스 & 해리스 그룹이 포함되었다.
2013년 5월, 난테로는 슐룸베르거의 투자로 D 시리즈를 완료했다.
EE 타임스는 난테로를 "2013년에 주목해야 할 10대 스타트업" 중 하나로 선정했다.
2016년 8월 31일: 후지쯔 반도체 사업부 두 곳이 난테로 NRAM 기술을 라이선스하고, 2018년에 발표된 칩 생산을 위해 난테로-후지쯔 공동 개발을 진행하고 있다. 이들은 임베디드 플래시 메모리보다 수천 배 빠른 재기록 속도와 수천 배 더 많은 재기록 주기를 가질 것으로 발표되었다. 2024년 현재, 이 제품들은 여전히 발표되었지만 시장에 출시되지는 않았다.
2024년 중후반에 난테로는 운영을 중단했다. 웹사이트는 주차되었고 일부 장비는 2024년 8월까지 경매로 판매되었다.
울트라램
울트라램(UltraRAM)은 "플래시와 같은 데이터 저장 메모리의 비휘발성과 DRAM과 같은 작동 메모리의 속도, 에너지 효율성 및 내구성을 결합"하는 것을 목표로 하는 새로운 저장 장치 기술이자 브랜드 이름으로, 하드 드라이브처럼 데이터를 유지할 수 있다는 것을 의미한다. 실리콘 기반 울트라램 장치는 최소 1,000년의 외삽 데이터 저장 시간(테스트 기반 예상 수명)을 시연하여 기존 메모리 기술에 비해 상당한 잠재적 개선을 제공한다.
이는 랭커스터 대학교 물리 및 공학부 연구원들이 워릭 대학교 물리학과와 협력하여 개발하고 있으며, 2022년 논문에 설명되었다.
랭커스터에서의 초기 실험에서 그 원리를 입증했지만, 울트라램은 여전히 대부분 이론적인 상태이며, 품질 향상, 제조 공정 개선 및 실제 사용을 위한 기술 확장 노력이 계속되고 있다. 또한, 이 기술의 가능성을 강조하기 위해 어레이 수준 시뮬레이션이 시연되었다.
울트라램 역사
2023년에 울트라램을 더욱 개발하기 위해 Quinas라는 회사가 설립되었다.
울트라램 메모리 개념
울트라램은 FG(Front Gate)에 전자의 유무에 따라 논리 상태가 결정되는 전하 기반 메모리이다. FG는 Al2O3 유전체에 의해 제어 게이트(CG)로부터, 그리고 InAs/AlSb TBRT 이종 구조에 의해 하부 채널로부터 전기적으로 절연되어 있다. FG에 전자가 존재하면(논리 0 상태 정의) 하부 n형 InAs 채널의 캐리어를 고갈시켜 전도도를 감소시킨다. 따라서 FG의 전하 상태와 메모리의 논리 상태는 소스(S)와 드레인(D) 접점 사이에 전압이 인가될 때 채널을 통해 흐르는 전류를 측정하여 비파괴적으로 읽힌다. 메모리의 마지막 구성 요소는 InAs 백 게이트(BG)로, 다양한 작동을 위해 게이트 스택을 가로질러 수직으로 전압을 인가할 수 있다.
울트라램 메모리 개념
이 메모리의 핵심적인 참신성은 TBRT(Triple Barrier Resonant Tunneling) 구조인데, 이 구조는 단일 층 장벽과 달리 단 ±2.5V의 전압 인가만으로도 높은 전기 저항 상태에서 높은 전도성 상태로 전환될 수 있다. 이는 AlSb 장벽과 InAs QW(Quantum Well) 층의 두께를 정밀하게 설계하여 달성된다. 메모리가 유지 상태에 있을 때, 즉 장치에 전압이 인가되지 않을 때, TBRT QW의 전자 기본 상태는 서로 정렬되지 않으며 InAs FG 및 채널 층의 300K 전자 개체수보다 에너지적으로 훨씬 위에 있다. 실제로 비휘발성은 공명 터널링 구조에서 비정상적으로 높은 에너지에 위치하는 QW 기본 상태에 의해 강화된다. 이는 초박형 QW와 InAs의 비정상적으로 낮은 전자 유효 질량이 결합된 결과이다. 이 상태에서 TBRT는 FG로 또는 FG로부터 전자가 이동하는 것을 방지하는 큰 장벽을 제공한다. 그러나 장치에 적절한 바이어스를 인가하면 전도띠가 기울어져 TBRT QW 기본 상태가 채널(프로그램 작동 중) 또는 FG(지우기 작동 중)의 점유된 전자 상태와 정렬된다. 이는 고유하게 빠른 양자 역학적 공명 터널링 과정을 통해 전자가 TBRT 영역을 가로질러 의도된 방향으로 빠르게 이동할 수 있도록 한다. 필요한 낮은 전압과 DRAM에 비해 단위 면적당 낮은 정전 용량으로 인해 20nm 특징 크기의 울트라램 메모리에서 10-17 J의 초저 논리 상태 전환 에너지가 예측되며, 이는 DRAM 및 플래시에 비해 각각 두세 자릿수 낮은 값이다. 그러나 이러한 초저 전환 에너지가 nm 규모의 장치를 제작하여 실현되기 전에, μm 규모의 장치의 기본 특성을 먼저 이해하고 최적화해야 한다. GaAs 기판에 성장된 울트라램 프로토타입 장치는 이전에 장치 제한이 아닌 실험 제한적인 105 s의 비휘발성 유지와 106 프로그램-소거 주기의 내구성을 나타냈다.
울트라램 작동
충전된 FG는 논리 '0'으로 정의되고, 전하가 없는 상태는 논리 '1'로 정의된다. FG를 충전하고 방전하는 프로그램 및 소거 주기는 CG에 ≤±2.55V의 전압 펄스를 사용한다.
이전에는 서브마이크로미터 특징 크기와 <100mV/dec의 서브스레스홀 스윙을 가진 InAs 채널 트랜지스터가 시연되었다. 따라서 랭커스터 팀이 설계한 장치의 350mV 스레스홀드 전압 창 덕분에 정상-오프 채널 구현으로 ULTRARAM의 0/1 전류 대비가 세 자릿수까지 향상될 것으로 예상할 수 있다. 채널의 신중한 수정을 통한 0/1 대비의 이러한 개선은 새로운 고밀도 RAM 아키텍처로 메모리 어레이를 구축할 수 있게 할 것이다.
울트라램 중요성
실리콘 기반 울트라램 장치는 이전에 GaAs 화합물 반도체 웨이퍼에서 구현된 기술을 실제로 능가하며, 최소 1000년의 (외삽된) 데이터 저장 시간, 빠른 스위칭 속도(장치 크기 대비) 및 플래시보다 백에서 천 배 더 나은 최소 1천만 회의 프로그램-소거 사이클 내구성을 시연한다. 이 연구를 이끄는 랭커스터 대학 물리학과 매너스 헤인 교수는 "실리콘 기반 울트라램은 우리의 연구에 있어 큰 진전이며, 큰 결정 격자 불일치, 원소 반도체에서 화합물 반도체로의 변화, 그리고 열 수축의 차이와 같은 매우 중요한 재료 문제를 극복했다"고 말했다.
울트라램 수상
2023년 8월 11일, 제17회 플래시 메모리 서밋(FMS 2023)에서 "가장 혁신적인 플래시 메모리 스타트업" 상을 수상했다.
양자 메모리
양자 컴퓨팅에서 양자 메모리 또는 퀀텀 메모리(Quantum memory)는 일반적인 주기억장치의 양자역학적 버전이다. 일반적인 메모리가 "1"과 "0"으로 표현되는 이진 상태로 정보를 저장하는 반면, 양자 메모리는 나중에 검색할 수 있도록 양자 상태를 저장한다. 이 상태는 큐비트로 알려진 유용한 계산 정보를 보유한다. 일상 컴퓨터의 고전적 메모리와 달리, 양자 메모리에 저장된 상태는 양자 중첩에 있을 수 있으며, 이는 고전적 정보 저장보다 양자 알고리즘에서 훨씬 더 실용적인 유연성을 제공한다.
양자 메모리는 양자정보과학에서 많은 장치를 개발하는 데 필수적이며, 여기에는 양자 컴퓨터의 다양한 프로세스를 일치시킬 수 있는 동기화 도구, 모든 상태의 정체성을 유지하는 양자 게이트, 그리고 미리 정해진 광자를 온디맨드 광자로 변환하는 메커니즘이 포함된다. 양자 메모리는 양자 컴퓨팅 및 양자 통신과 같은 여러 분야에서 사용될 수 있다. 지속적인 연구와 실험을 통해 양자 메모리는 큐비트의 저장을 실현할 수 있게 되었다.
양자 메모리 배경 및 역사
양자 복사와 다중 입자의 상호작용은 지난 10년간 과학적 관심을 불러일으켰다. 양자 메모리는 빛의 양자 상태를 원자 그룹에 매핑한 다음 원래 형태로 복원하는 이러한 분야 중 하나이다. 양자 메모리는 광학 양자 컴퓨팅 및 양자 통신과 같은 정보 처리의 핵심 요소이며, 빛-원자 상호작용의 기반에 대한 새로운 방법을 제시한다. 그러나 빛의 양자 상태를 복원하는 것은 쉬운 일이 아니다. 인상적인 진전이 있었지만, 연구자들은 여전히 이를 실현하기 위해 노력하고 있다.
광자 큐비트를 저장하기 위한 양자 교환에 기반한 양자 메모리가 가능하다는 것이 입증되었다. 케셀(Kessel)과 모이세예프(Moiseev)는 1993년에 단일 광자 상태에서 양자 저장을 논의했다. 이 실험은 1998년에 분석되었고 2003년에 시연되었다. 요약하자면, 단일 광자 상태에서의 양자 저장 연구는 1979년과 1982년에 제안된 고전적 광학 데이터 스토리지 기술의 산물로 볼 수 있으며, 이는 1970년대 중반의 고밀도 데이터 저장에서 영감을 받은 아이디어이다. 광학 데이터 저장은 흡수체를 사용하여 다른 주파수의 빛을 흡수하고, 이를 빔 공간 지점으로 보낸 다음 저장하는 방식으로 이루어질 수 있다.
양자 메모리 유형
일반적인 고전적 광학 신호는 빛의 진폭을 변경하여 전송된다. 이 경우 종이 한 장이나 컴퓨터 하드 디스크를 사용하여 램프에 정보를 저장할 수 있다. 그러나 양자 정보 시나리오에서는 빛의 진폭과 위상에 따라 정보가 인코딩될 수 있다. 일부 신호의 경우 신호를 방해하지 않고 빛의 진폭과 위상을 모두 측정할 수는 없다. 양자 정보를 저장하려면 빛 자체를 측정하지 않고 저장해야 한다. 원자 기체 양자 메모리는 빛의 상태를 원자 구름에 기록하는 것이다. 빛의 정보가 원자에 의해 저장되면, 빛의 상대적인 진폭과 위상이 원자에 매핑되어 필요에 따라 검색할 수 있다.
양자 메모리 유형
고전적 컴퓨팅에서 메모리는 수명이 긴 메모리 하드웨어에 복제하여 나중에 추가 처리를 위해 검색할 수 있는 사소한 자원이다. 양자 컴퓨팅에서는 복제 불가능성 정리에 따라 어떤 양자 상태도 완전히 재현할 수 없기 때문에 이는 금지된다. 따라서 양자 오류 정정이 없을 경우 큐비트 저장은 정보를 보유하는 물리적 큐비트의 내부 일관성 시간에 의해 제한된다. 주어진 물리적 큐비트 저장 한계를 넘어서는 "양자 메모리"는 환경 노이즈 및 기타 요인에 쉽게 영향을 받지 않는 "저장 큐비트"로의 양자 정보 전송이 될 것이다. 정보는 나중에 빠른 작업 또는 읽기를 허용하도록 선호되는 "프로세스 큐비트"로 다시 전송될 것이다.
양자 메모리 발견
광학 양자 메모리는 일반적으로 단일 광자 양자 상태를 감지하고 저장하는 데 사용된다. 그러나 이러한 종류의 효율적인 메모리를 생산하는 것은 현재 과학에 여전히 큰 도전이다. 단일 광자는 에너지가 너무 낮아서 복잡한 빛 배경에서 손실될 수 있다. 이러한 문제로 인해 양자 저장 속도는 오랫동안 50% 미만에 머물렀다. 홍콩 과학기술대학교 물리학과 두성왕(Du Shengwang) 교수와 HKUST의 윌리엄 몽 나노과학기술연구소가 이끄는 팀은 광학 양자 메모리의 효율성을 85% 이상으로 높이는 방법을 발견했다. 이 발견은 또한 양자 컴퓨터의 대중화를 현실에 더 가깝게 만든다. 동시에 양자 메모리는 양자 네트워크에서 리피터로도 사용될 수 있어 양자 인터넷의 기반을 마련한다.
양자 메모리 연구 및 응용
양자 메모리는 양자 네트워크, 양자 리피터, 선형 광학 양자 계산 또는 장거리 양자 통신과 같은 양자 정보 처리 응용 프로그램의 중요한 구성 요소이다.
광학 데이터 저장은 수년 동안 중요한 연구 주제였다. 가장 흥미로운 기능은 양자 물리학의 법칙을 사용하여 도난으로부터 데이터를 보호하는 것이며, 양자 컴퓨팅 및 양자 암호를 통해 무조건 보장되는 통신 보안을 제공한다.
이들은 입자를 중첩 상태에 있게 하여 동시에 여러 조합을 나타낼 수 있음을 의미한다. 이러한 입자를 양자 비트, 즉 큐비트라고 부른다. 사이버 보안 관점에서 큐비트의 마법은 해커가 전송 중인 큐비트를 관찰하려고 하면 취약한 양자 상태가 깨진다는 것이다. 이는 해커가 흔적을 남기지 않고 네트워크 데이터를 조작하는 것이 불가능하다는 것을 의미한다. 이제 많은 기업들이 이 기능을 활용하여 고도로 민감한 데이터를 전송하는 네트워크를 구축하고 있다. 이론적으로 이러한 네트워크는 안전하다.
양자 메모리 연구 및 응용
다이아몬드의 질소-공동 센터는 지난 10년 동안 광학 나노포토닉스 장치에서 탁월한 성능을 보여 많은 연구를 이끌어냈다. 최근 실험에서는 다중 경로 다이아몬드 칩에 전자기 유도 투명도를 구현하여 완전한 광전 자기장 감지를 달성했다. 이 밀접하게 관련된 실험들에도 불구하고, 광학 저장은 아직 실제로 구현되지 않았다. 기존의 질소-공동 센터 (음전하 및 중성 질소-공동 센터) 에너지 준위 구조는 다이아몬드 질소-공동 센터의 광학 저장을 가능하게 한다.
질소-공동 스핀 앙상블과 초전도 큐비트 간의 결합은 초전도 큐비트의 마이크로파 저장을 위한 가능성을 제공한다. 광학 저장은 전자 스핀 상태와 초전도 양자 비트의 결합을 결합하여 다이아몬드 내 질소-공동 센터가 코히어런트 빛과 마이크로파의 상호 변환을 위한 하이브리드 양자 시스템에서 역할을 할 수 있도록 한다.
양자 메모리 연구 및 응용
높은 공명 광학 깊이는 효율적인 양자-광학 메모리를 구축하는 전제 조건이다. 알칼리 금속 증기 동위원소는 50-100℃의 따뜻한 온도에서 비교적 좁은 스펙트럼 선과 높은 밀도를 가지기 때문에 많은 수의 근적외선 파장 광학적 깊이를 가진다. 알칼리 증기는 높은 광학적 깊이, 긴 일관성 시간 및 쉬운 근적외선 광학 전이 때문에 초기 연구부터 우리가 논의하는 최신 결과에 이르기까지 가장 중요한 메모리 개발 중 일부에 사용되었다.
양자 메모리 연구 및 응용
높은 정보 전송 능력 때문에 양자 정보 분야에서의 응용에 대한 관심이 점점 커지고 있다. 구조화된 빛은 궤도 각운동량을 전달할 수 있으며, 이는 저장된 구조화된 광자를 충실하게 재현하기 위해 메모리에 저장되어야 한다. 원자 증기 양자 메모리는 이러한 빔을 저장하는 데 이상적이다. 왜냐하면 광자의 궤도 각운동량은 분산된 통합 여기의 위상과 진폭으로 매핑될 수 있기 때문이다. 확산은 이 기술의 주요 한계인데, 뜨거운 원자의 움직임이 저장 여기의 공간적 일관성을 파괴하기 때문이다. 초기 성공에는 따뜻하고 초저온 원자 전체에 공간적 구조의 약한 코히어런트 펄스를 저장하는 것이 포함되었다. 한 실험에서, 동일한 과학자 그룹은 세슘 자기광학 트랩에서 단일 광자 수준에서 벡터 빔을 저장하고 검색할 수 있었다. 메모리는 벡터 빔의 회전 불변성을 보존하여, 잘못 조정된 면역 양자 통신을 위해 인코딩된 큐비트와 함께 사용하는 것을 가능하게 한다.
양자 메모리 연구 및 응용
실제 단일 광자의 첫 번째 저장 구조는 루비듐 자기광학 트랩에서 전자기 유도 투명도를 통해 달성되었다. 한 자기광학 트랩에서 자발 네 파동 혼합에 의해 생성된 예측된 단일 광자는 나선형 위상판을 사용하여 궤도 각운동량 단위를 통해 준비되고, 두 번째 자기광학 트랩에 저장된 후 복구되었다. 이중 궤도 설정은 또한 다중 모드 메모리에서 일관성을 입증하는데, 여기서 사전 발표된 단일 광자가 100나노초 동안 궤도 각운동량 중첩 상태를 저장한다.
GEM(Gradient Echo Memory)은 광학 정보를 저장하는 프로토콜이며 원자 가스 및 고체 메모리 모두에 적용될 수 있다. 이 아이디어는 ANU의 연구원들에 의해 처음 시연되었다. 뜨거운 원자 증기에 기반한 3단계 시스템에서의 실험은 최대 87%의 효율로 코히어런트 스토리지를 시연했다.
양자 메모리 연구 및 응용
전자기 유도 투명도(EIT)는 1990년 스탠퍼드 대학교의 해리스(Harris)와 그의 동료들에 의해 처음 소개되었다. 이 연구는 레이저 빔이 여기 경로 간에 양자 간섭을 유발할 때, 원자 매질의 광학 응답이 원자 전이의 공명 주파수에서의 흡수 및 굴절을 제거하도록 수정된다는 것을 보여주었다. EIT를 기반으로 느린 빛, 광학 저장 및 양자 메모리가 달성될 수 있다. 다른 접근 방식과 달리 EIT는 긴 저장 시간을 가지며 구현하기에 비교적 쉽고 저렴한 솔루션이다. 예를 들어, 전자기 유도 투명도는 라만 양자 메모리에 일반적으로 필요한 매우 높은 전력 제어 빔을 필요로 하지 않으며, 액체 헬륨 온도를 사용할 필요도 없다. 또한, 광자 에코는 불균일하게 넓어진 매질에서 스핀 복구로 인한 판독 펄스의 시간 지연으로 인해 스핀 결맞음이 유지되는 동안 EIT를 읽을 수 있다. 작동 파장, 대역폭 및 모드 용량에 일부 제한이 있지만, EIT 기반 양자 메모리를 양자 통신 시스템 개발에 유용한 도구로 만들기 위한 기술이 개발되었다. 2018년, 냉각 원자에서 고효율 EIT 기반 광학 메모리는 코히어런트 빔을 사용한 고전적 영역에서 92%의 저장 및 검색 효율을 시연했으며 약한 코히어런트 상태로 인코딩된 편광 큐비트에 대해 어떤 고전적 기준도 뛰어넘는 70%의 저장 및 검색 효율을 시연했다. 이러한 시연에 이어, 단일 광자 편광 큐비트는 EIT를 통해 85Rb 냉각 원자 앙상블에 저장되었고 85%의 효율로 검색되었으며 두 세슘 기반 양자 메모리 간의 얽힘도 거의 90%의 전체 전송 효율로 달성되었다.
양자 메모리 연구 및 응용
빛과 물질 사이의 양자 정보 상호 변환은 양자 정보과학의 핵심이다. 단일 광자와 희토류 이온으로 도핑된 냉각된 결정 간의 상호작용이 조사되었다. 희토류로 도핑된 결정은 독특한 응용 시스템을 제공하기 때문에 양자 저장 분야에서 광범위한 응용 가능성을 가지고 있다. 중국과학원 양자 정보 연구소의 리청펑(Li Chengfeng)은 고체 양자 메모리를 개발하고 시간과 주파수를 사용하여 광자 계산 기능을 시연했다. 이 연구를 기반으로, 물질 시스템의 양자 상태 저장 및 일관성을 활용하여 양자 리피터 기반의 대규모 양자 네트워크를 구축할 수 있다. 연구자들은 희토류 이온 도핑 결정에서 처음으로 이를 보여주었다. 3차원 공간과 2차원 시간, 2차원 스펙트럼을 결합하여 일반적인 메모리와는 다른 종류의 메모리를 만들었다. 이는 다중 모드 용량을 가지며 고정밀 양자 변환기로도 사용될 수 있다. 실험 결과에 따르면, 이 모든 작업에서 광자가 운반하는 3차원 양자 상태의 정확도는 약 89%로 유지될 수 있다.
다이아몬드는 40 THz의 광학 포논 모드에서 매우 높은 라만 이득을 가지며 가시광선 및 근적외선 대역에서 넓은 과도 창을 가지므로 매우 넓은 대역의 광학 메모리에 적합하다. 라만 저장 상호 작용 후, 광학 포논은 채널을 통해 광자 쌍으로 붕괴하며, 붕괴 수명은 3.5 ps이므로 다이아몬드 메모리는 통신 프로토콜에 적합하지 않다.
그럼에도 불구하고 다이아몬드 메모리는 양자 수준에서 빛과 물질 간의 상호작용에 대한 몇 가지 드러나는 연구를 가능하게 했다. 다이아몬드 내 광학 포논은 방출 양자 메모리, 거시적 얽힘, 사전 예측된 단일 광자 저장, 단일 광자 주파수 조작을 시연하는 데 사용될 수 있다.
양자 메모리 미래 개발
양자 메모리의 미래 연구 방향은 양자 통신과 암호학이다. 그러나 전 세계 양자 네트워크를 구축하는 데에는 많은 과제가 있다. 가장 중요한 과제 중 하나는 빛이 운반하는 양자 정보를 저장할 수 있는 메모리를 만드는 것이다. 스위스 제네바 대학교의 연구원들이 프랑스의 CNRS와 협력하여 이터븀이라는 원소가 고주파에서도 양자 정보를 저장하고 보호할 수 있는 새로운 물질을 발견했다. 이는 이터븀을 미래 양자 네트워크에 이상적인 후보로 만든다. 신호는 복제될 수 없으므로, 과학자들은 양자 메모리가 광자를 포착하여 동기화함으로써 점점 더 멀리 이동할 수 있도록 하는 방법을 연구하고 있다. 이를 위해서는 양자 메모리를 만드는 데 적합한 물질을 찾는 것이 중요해진다. 이터븀은 좋은 절연체이며 고주파에서 작동하여 광자를 저장하고 빠르게 복원할 수 있다.