김동규 연구실은 광 및 양자 결맞음의 정밀 제어와 측정을 기반으로 양자센싱, 초고해상도 광학, 중성원자 양자컴퓨팅용 홀로그래피 광제어, 고체 결함 기반 양자메모리와 양자네트워크 기술을 연구하며, CMOS 집적형 양자센서와 대규모 광학 배열 생성 등 실험적 구현을 통해 차세대 양자정보과학기술의 핵심 플랫폼을 개발하고 있다.
Quantum reference beacon–guided superresolution optical focusing in complex media
Donggyu Kim, Dirk R. Englund
IF 41.845 (2019)
Science
Optical scattering is generally considered to be a nuisance of microscopy that limits imaging depth and spatial resolution. Wavefront shaping techniques enable optical imaging at unprecedented depth, but attaining superresolution within complex media remains a challenge. We used a quantum reference beacon (QRB), consisting of solid-state quantum emitters with spin-dependent fluorescence, to provide subwavelength guidestar feedback for wavefront shaping to achieve a superresolution optical focus. We implemented the QRB-guided imaging with nitrogen-vacancy centers in diamond nanocrystals, which enable optical focusing with a subdiffraction resolution below 186 nanometers (less than half the wavelength). QRB-assisted wavefront-shaping should find use in a range of applications, including deep-tissue quantum enhanced sensing and individual optical excitation of magnetically coupled spin ensembles for applications in quantum information processing.
Large-scale uniform optical focus array generation with a phase spatial light modulator
Donggyu Kim, Alexander Keesling, Ahmed Omran, Harry Levine, Hannes Bernien, Markus Greiner, Mikhail D. Lukin, Dirk R. Englund
IF 3.714 (2019)
Optics Letters
In this Letter, to the best of our knowledge, we report a new method to generate uniform large-scale optical focus arrays (LOFAs). By identifying and removing undesired phase rotation in the iterative Fourier transform algorithm (IFTA), our approach rapidly produces computer-generated holograms of highly uniform LOFAs. The new algorithm also shows a faster compensation of system-induced LOFA intensity inhomogeneity than the conventional IFTA. After only three adaptive correction steps, we demonstrate LOFAs consisting of O(10<sup>3</sup>) optical foci with an intensity uniformity greater than 98%.
최종적인 연구의 궁극적 목표는 단순히 소규모에서 동작하는 큐비트(Qubit) 시스템을 넘어서, 대규모로 확장이 가능하면서도 높은 신뢰도를 유지할 수 있는 연산을 구현할 수 있는 논리 QPU(Quantum Processing Unit)의 핵심 광제어 요소 기술을 개발하고, 나아가 이러한 기술이 실제로 작동 가능함을 실험적으로 실증하는 데 있다. 이는 양자컴퓨...
양자컴퓨터
원자 큐비트
광집게
리드버그 양자컴퓨터
중성원자 양자컴퓨터
2
2025년 6월-2029년 12월
|772,700,000원
큐비트 컨트롤을 위한 레이저 시스템 개발
큐비트 컨트롤을 위한 레이저 시스템 개발- 원자/이온/분자 양자 컴퓨터의 큐비트 컨트롤 및 얽힘 생성을 위한 초정밀 연속파 단일 주파수 레이저 개발- 모드잠금 펄스 레이저 시스템 개발- 광주파수 빗살(모드잠금 레이저) 시스템 및 레이저 안정화 시스템 개발
초공진기
단일 주파수 레이저
모드잠금 레이저
광주파수 빗살
큐비트
3
2025년 6월-2029년 12월
|2,380,000,000원
KAIST 양자글로벌파트너십 선도대학
양자과학기술 Quantum University Alliance 구축(세부목표1) 프론티어 양자과학기술 연구 파트너십 구축 (세부목표2) 양자도약을 견인하는 글로벌 리더 양성 (세부목표3) 양자산업 활성화 및 생태계 조성