이석원 기자
영국 글래스고 대학 연구팀이 양자얽힘(quantum entanglement)이라는 물리 현상의 모습을 사진으로 포착하는데 성공했다.
이 이미지는 짧은 시간 동안 상호 작용하는 물리적 상태를 공유하고 있는 모습을 보여준다. 양자얽힘은 두 입자가 어떤 매개도 없음에도 불구하고 동기화 행동, 비국소 효과를 낳는 현상을 말하는 것으로 아인슈타인의 특수 상대성 이론에 반하는 현상이다.
연구팀은 양자얽힘 상태를 이미지로 잡기 위해 양자 광원으로부터 얽힌 광자 흐름을 만들어내는 장치를 개발했다. 이 장치를 통과할 때 광자는 위상을 변화시킨다. 그리고 이어진 상태를 초고감도 카메라가 촬영한다.
입자 2개가 얽힌 상태에 있는 경우 비록 아주 멀리 떨어져 있다고 해도 어떤 변화가 생기면 동시에 다른 한쪽에도 변화가 생긴다. 만일 국소적으로 뭔가 다른 입자가 두 입자 사이에 매개를 하고 있다면 이 입자는 빛의 속도를 초과하며 아인슈타인의 특수 상대성 이론에 위배된다. 이 모습을 아인슈타인은 소름이 돋는다고 말한 것으로 알려져 있다.
하지만 물리학자 존 벨은 이 두 입자가 뭔가에 의해 매개하는 게 아니며 한쪽에서 뭔가가 일어나면 다른 한 쪽에 곧바로 비국소적으로 영향을 미친다고 생각했다. 이 개념은 양자컴퓨팅이나 암호화 등 실용적인 응용 프로그램에 이용되고 있지만 지금까지 이런 현상을 이미지로 포착한 건 없다. 연구팀은 이 이미지가 양자컴퓨팅 분야를 발전시키는 데 도움이 될 수 있을 것으로 기대하고 있다. 관련 내용은 이곳에서 확인할 수 있다.
정용환 기자
이원영 기자
