양자역학에서의 얽힘 상태는 무엇인가요?
양자역학에서, 양자 얽힘 상태는 두 개 이상의 양자 시스템이 서로 상호작용하여 생성되는 상태라고 하는데요 이 상태는 놀라운 양자 상호의존성을 나타내며, 양자 컴퓨팅 및 양자 암호학 분야에서 중요한 역할을 합니다. 양자 얽힘 상태를 좀더 자세히 설명해주세요
2개의 답변이 있어요!안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.
양자역학에서의 얽힘 상태란, 두 개 이상의 양자 엔티티(예: 입자, 웨이브) 사이에 서로 연관성이 있는 상태를 말합니다. 이러한 상태는 양자 상호작용에 의해 형성되며, 한 양자 엔티티의 상태에 대한 정보를 다른 양자 엔티티의 상태로 전달할 수 있습니다.
양자역학에서는 두 개 이상의 양자 엔티티를 서로 얽힌 상태로 만들 수 있습니다. 이러한 얽힘 상태는 서로 다른 두 양자 엔티티가 서로 상호작용할 때 생성되며, 이후에는 두 양자 엔티티 간에 상호작용이 없더라도 양자 상태가 서로 연관되어 있습니다. 이러한 상태에서는 한 양자 엔티티의 상태를 측정하면 다른 양자 엔티티의 상태도 즉시 결정됩니다.
양자역학에서의 얽힘 상태는 양자 정보 처리 및 양자 통신 등에 활용됩니다. 예를 들어, 양자 엔티티 간의 얽힘 상태를 이용하여 양자 통신에서 암호화된 정보를 안전하게 전송할 수 있습니다. 이는 양자 상태를 측정하는 것만으로도 정보가 유출되는 것을 방지할 수 있기 때문입니다.
안녕하세요. 원형석 과학전문가입니다.
두 개의 입자가 있어요. 이 두 입자가 가질 수 있는 상태를 각각 0과 1이라고 가정해 보죠.
그러면 이 두 입자가 가지는 상태들은 00, 01, 10, 11 총 4가지로 나눌 수 있습니다.
그런데 만일 이 두 개의 입자를 구별이 불가능하다고 가정해 볼게요. 즉 신이 봐도 모를 정도로 두 개의
입자가 똑같이 생겼다는 겁니다.
그러면 이때 이 두 개의 입자가 가지는 상태 01과 10은 어느 입자가 1에 있고 어느 입자가 0의 상태에
있는지 구별할 수 없겠죠?
반대로 00과 11은 두 입자가 똑같은 상태에 있기 때문에 따로 구별하지 않더라도 알 수가 있겠죠.
바로 여기서 01의 상태와 10의 두 상태를 선형결합하여, 의 상태로 나타낼 수가
있는데, 이때의 상태를 두 입자가 '얽혀' 있다고 말합니다.
즉 양자역학적으로 상태를 나타낼때 두 개의 입자를 상태곱으로 표현하는데, 예컨데 11과 00은 두 상태를
곱으로 표현한 겁니다. 하지만 저 위의 식은 두 개의 상태곱으로 표현하지 못합니다. 두 상태 10과 01은
연관되어 있기 때문이죠.
반대로 의 상태는 어떨까요?
네, 이 상태는 얽혀 있지 않습니다. 왜냐하면 으로 나타내서 0의 상태와 (1+0)의 상태 두 개의 곱으로 표현할 수 있으니까요.
즉 요약하면 이처럼 두 개의 상태를 곱으로 표현 가능하면 얽혀 있지 않구요. 그렇게 표현 못하면 얽혀 있
다고 합니다. 서로의 상태가 서로에게 영향을 주기 때문이죠.