양자얽힘 이란 무엇인가?(삼체가 실제 가능하다)

양자얽힘의 신비

양자얽힘은 물리적으로 떨어져 있는 입자들이 서로 즉각적인 영향을 미칠 수 있는 상태를 말합니다.

양자얽힘 현상은 거리에 관계없이 일어날 수 있습니다. 양자얽힘은 두 입자가 공간적으로 서로 멀리 떨어져 있어도 존재할 수 있는 비고전적인 상관관계를 나타냅니다. 예를 들어, 두 입자가 얽혀 있다면 한 입자의 상태가 변화하면 다른 입자의 상태도 즉시 반응하여 관련성을 보입니다. 이 현상은 두 입자 사이의 정보 전달 없이 일어나며, 정보가 빛의 속도를 초과하여 전달되었다고 해석해서는 안 됩니다.

양자얽힘은 '초광속 전달'보다는 '두 입자 사이의 원초적인 연결고리'와 비슷하게 해석됩니다. 따라서 두 입자 간의 거리가 아무리 멀다고 해도, 물리학자들은 이를 물리계의 한 부분으로 생각할 수 있습니다. 이러한 특성 때문에 양자얽힘은 양자컴퓨터, 양자암호, 양자통신 등의 분야에서 중요한 역할을 하며, 이를 통해 새로운 기술과 애플리케이션을 개발하는 연구가 진행되고 있습니다.

양자역학의 기본 원리

양자역학은 입자의 행동과 상호작용을 확률적으로 설명합니다. 불확정성 원리, 파동함수, 슈뢰딩거 방정식, 그리고 중첩 상태와 같은 개념들은 입자의 상태와 행동을 이해하고 예측하는 데 사용됩니다.

양자얽힘은 실험적으로 다양한 방법으로 확인되었습니다. 가장 유명한 실험 중 하나는 벨의 부등식을 테스트하는 것입니다. 이 부등식은 양자얽힘 현상이 실제로 존재하는지를 검증하기 위해 고안되었으며, 양자역학의 예측과 지역적 실재론(local realism)이라는 고전적인 물리학 이론 사이의 차이를 보여줍니다.

한국과학기술원(KAIST)의 연구팀은 중성원자 양자 시뮬레이터를 사용하여 2차원에서의 양자물리학 ‘비국소’ 질서 변수를 측정하는 데 성공했습니다. 이 실험은 양자얽힘의 존재를 확인하는 데 중요한 단계로, 고온 초전도체 물질의 특성을 이해하는 데에도 기여할 수 있습니다.
또한, 양자 측정으로 인해 파괴되었던 양자얽힘을 되돌릴 수 있는 기술도 개발되었습니다. 이는 양자얽힘 상태를 더욱 정확하게 확인하고 활용할 수 있는 길을 열어주었습니다.