AI가 설명하는 양자얽힘 이야기

 

 

양자역학에서 빠지지 않고 등장하지만 어려워서 이해하기 힘든

"양자얽힘"

 

이번에는 양자얽힘이라는 것이 도대체 무엇인지 아주 얕게! 한번 알아보겠습니다.

 

 

---

 

양자역학의 기본 원리에서 모든 물체는 파공과 입자 두가지 상태를 동시에 가지는 것을 양자 상태라고 합니다.

(이전 편 불확정성 원리 내용에서 나온 이중슬릿 실험을 통해 밝혀진 것)

 

또한 이렇게 두가지 상태를 동시에 가지는 것을 양자 중첩상태라고 하는 것이구요

 

 

양자얽힘이란, 양자 역학에서 가장 흥미로운 개념 중 하나로, 서로 떨어져 있는 양자 상태끼리 불가결하게 연관되어 있는 현상입니다.

두 양자가 한 쌍으로 얽혀있을 때, 한 쪽 양자가 측정되면 다른 쪽 양자의 측정 결과가 정해지는 그런 상태를 말합니다.

 

그러니까 예를들면 빨간공과 파란 공 두개의 공이 있고,  두 개의 공을 아주 먼 곳으로 서로 떨어뜨려 놓습니다.

어느 곳에 어떤 색 공이 있는지 모른다고 가정할 때, 한쪽에서 공의 색을 확인해 봅니다.

확인해 보니 빨간색 공이라면, 다른 쪽에서는 파란 색 공인 것으로 결정되는 것이죠.

 

너무 당연한 이야기이지만, 

양자의 세계에서는 이야기가 조금 다릅니다.

 

왜냐,  양자 중첩에서 말했듯이,  양자는 빨간 공과 파란공 두개의 상태를 동시에 가지고 있기 때문인데요

 

그러니까 얽힘 상태에 있던 두 공을 각각 A 지점과 B 지점으로 떨어뜨렸을 때

A 지점에서의 공 1과 B지점에서의 공 2는 모두 빨간공과 파란공을 동시에 갖는 중첩 상태에 있게 되는 것이고

A 지점에서 공을 관찰할 때 빨간 혹은 파란색 공으로 결정이 되며  그 때 동시에 B 지점에서의 공의 색이 결정된다는 것이 바로 양자얽힘의 핵심입니다.

 

실험적으로 관측이 되어 이제는 상상이 아니라 과학이 되어버린 양자얽힘은, 

어떤 정보도 빛보다 빨리 전달될 수 없다는 상대성이론을 위협하기까지 했죠.

 

결론은 상대성 이론은 깨지지 않았는데, 그 내용은 다음에..

 

 

 

그렇다면 이 양자얽힘이 어디에 이용되느냐..

 

바로 양자 암호학의 핵심이 됩니다!

 

양자컴퓨터 편에서, 컴퓨터 암호의 기본 원리가 소인수분해라는 것을 알았습니다.

 

결국 큐비트를 사용해 최대한 빨리 암호를 풀어낸다거나  최대한 빠른 해법을 찾아나가는 것이 양자컴퓨터의 핵심인데,

 

이 양자얽힘을 이용하면 암호체계에서 원론적으로 절대 풀리지 않는 암호를 만들어 낼 수 있다는 것이

 

양자 암호학의 핵심 기술로 관심받고 있습니다.

 

또한 양자 상호작용을 이용한 정밀 계측 기술이 발달하고 있기도 합니다.

 

어쩌면 양자 기술을 응용하여 새로운 반도체 세상이 열릴지도 모르죠. (그것이 제가 기다리는 세상이기도 합니다)

 

 

어려운 그림 다 빼고 그냥 가장 쉽고 얕게 적어보았습니다.

 

결국 양자역학이 어디에 쓰이게 될지 생각해보는 것이  교양 수준으로 물리학을 공부하는 목적인 것인데,

 

앞으로 다가올 세상이 참 기대됩니다.