# 노벨물리학상이 양자역학을 선택했다는 건 곧 양자역학이 주류로 올라선 걸 의미하는 거 같습니다. 양자역학에서 가장 신비로운 현상이 양자도약과 양자얽힘이죠. 양자도약은 순간이동을 가능하게 하고, 양자얽힘은 아무리 먼거리에서도 실시간 통신이 가능하다고 합니다.
- 양자컴퓨터에서 양자 정보를 주고 받으려면 양자의 원격 이동이 필요하다. 양자 원격이동이 가능하려면 ‘얽힘’(entanglement)이라는 핵심 물리현상을 이해하고 실현해야 한다.
- 양자 원격이동은 “한 곳에서 다른 곳으로 모르는 양자 상태를 전달하는 것”이라고 정의된다.
- 고전역학적 의미에서 원격이동은 물질이 상태를 유지하면서 공간적으로 순간 이동을 하는 것을 말한다. 이는 현재로선 불가능한 꿈이다.
- 아리스토텔레스는 물질(objects)이 매질(matter)과 형태(form)로 이뤄졌다고 정의했다. 현대에 우리는 이를 에너지(energy)와 구조(structure)라고 한다. 양자역학에서는 기본입자(elementary particles)와 양자상태(quantum state)로 나눈다.
- 매질과 에너지는 중간 지점을 거쳐야 이동이 가능하지만, 양자역학에서는 한 입자의 양자 상태가 서로 떨어져 있는 거리에 상관없이, 또 연결 지점 없이 다른 입자에 전이될 수 있다는 사실이 1993년 증명됐다.
- 얽힘은 어떤 현상일까? 두 입자가 얽혀 있다는 것은 두 입자의 어떤 특성, 곧 편광상태나 스핀, 원자의 준위 등에 상관관계가 있다는 것을 뜻한다.
- 이런 얽힘에 대해 아인슈타인은 “신은 주사위를 던지지 않았다”며 물리적으로 가능하지 않다고 부인했다.
- 이른바 ‘아인슈타인-포돌스키-로즌 역설’(EPR 패러독스)이다. 빛보다 빠른 정보전달이 가능하지 않기 때문에 양자 상태의 원격이동은 불가능하다는 것이다.
- 그러나 이런 믿기 어려운 원거리작용은 1965년 존 스튜어트 벨(1928∼1990)에 의해 측정(measurement)된다.
- 이 얽힘 현상을 이용한 양자 원격이동 개념은 미국 물리학자 찰스 에이치. 베넷(79)에 의해 정리됐다.
- 논문 내용의 요약은 “어느 모르는 양자 상태는 고전적 정보와 EPR 관계로 분해될 수 있고, 또 그것들로 재구성될 수 있다.
- 한마디로 얽힘 현상을 이용하면 양자 원격이동이 가능하다는 주장이었고, 베넷의 가설은 4년 뒤인 1997년, 올해 노벨상을 수상한 오스트리아 물리학자 차일링거 연구팀과 이탈리아 물리학자 프란시스코 데 마르티니 연구팀에 의해 실험적으로 증명됐다.
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