양자 역학의 원리 중 양자 얽힘이란 것은 무엇인가요?

Question

최근 과학 관련 기사를 보던 중에 양자역학 관련 내용이었는데 양자 얽힘이란 단어가 나오더라구요. 근데 이 단어는 처음 들어서 어떤 의미인 것인지 궁금합니다

Answer 1

안녕하세요. 홍기윤 과학전문가입니다.

원자보다 작은 두 개 이상의 입자가 거리에 무관하게 공동의 통일된 양자상태(운동량, 위치, 스핀 방향)로 연결되는 현상.

양자 얽힘(quantum entanglement)은 고전 물리학에서는 설명할 수 없는 현상으로 입자들의 상관관계를 나타내는 양자역학적 상태를 말한다. 얽힘 상태 입자들은 공간적으로 서로 멀리 떨어져 있어도 독립적일 수 없다.

출처:IT용어사전

Answer 2

안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.

현실에서는 양자 얽힘 현상이 지금도 일어나고 있지만 우리는 알아채지 못합니다. 왜냐하면 양자역학의 현상은 원자, 전자, 양성자 단위의 미시 세계에서 일어나는 현상이기 때문입니다. 피부에 와닿는 실생활적 예시는 제비 뽑기가 있습니다. 1이적인 종이와 2가 적힌 종이가 있습니다. 그리고 질문자님과 저와 만나서 제비뽑기를 합니다. 질문자님이 하나 뽑고, 다른 하나는 제가 뽑습니다. 그리고 저와 질문자님은 다시 집으로 돌아갑니다. 그 상황에서 저와 질문자님께서는 결과를 확인하지 않았기 때문에 1인지 2인지 모릅니다. 단순히 확률만 존재할 뿐이죠. 이러한 상황을 양자역학에서는 1과 2가 중첩된 상태로 표현합니다. 그런데, 만약 질문자님께서 너무 궁금해 종이를 펼쳐보게 되었는데 1이 나왔습니다. 그러면 상태는 더 이상 중첩되지 않고 1로 결정되었죠. 그 순간 저의 결과도 2로 결정된 것이죠. 먼거리에 떨어져 있음에도 불구하고 질문자님께서 하신 행동하나로 저의 상태가 결정되버린 것이죠. 즉, 저와 질문자님은 제비뽑기로인해 얽힌 상태가 된 것입니다. 제비뽑기로 예시를 들었지만 물리학의 물리량중에 보존되는 물리량이 존재합니다. 예를들어 스핀의 합(각운동량), 운동량 등이 보존될 수 있습니다. 특정한 입자가 붕괴하면서 두 입자를 만들어 내는데, 기존 입자가 가진 스핀의 양과 붕괴 후 두 입자의 스핀의 합이 보존되는 성질을 이용하면 제비뽑기와 같은 얽힘을 구현할 수 있습니다. 이러한 것을 양자 얽힘이라고 하는 것이죠.

Answer 3

안녕하세요. 홍성택 과학전문가입니다.

양자 얽힘은 두 양자의 상태가 서로 결합되어 하나의 상태로 존재하며, 한 양자의 상태가 변경되면 다른 양자의 상태도 즉시 변경됩니다. 이런 상태를 "퀀텀 수학적 상태"라고도 합니다. 이는 양자 역학에서의 특별한 현상으로, 고전 물리학에서 예측할 수 없는 연결성을 보여줍니다.

Answer 4

양자 얽힘(Quantum Entanglement)은 양자 역학에서 중요한 개념 중 하나로, 두 개 이상의 양자 시스템이 상호작용하여 생성되는 상태를 뜻합니다. 양자 얽힘은 양자 역학의 특성으로서, 두 개 이상의 양자가 서로 강하게 연결되어 그 상태 변화가 다른 양자에 영향을 미치는 현상을 설명합니다.

양자 얽힘의 핵심 개념은 두 개 이상의 양자가 한 묶음으로 연결되어 있는 상태가 있다는 것입니다. 이 양자들은 미리 결정된 어떤 특성을 가지는 게 아니라, 양자 상태의 측정 결과에 의해 그 특성이 정해집니다. 양자 얽힘은 두 양자 간의 상태가 서로 연관되어 있는 것으로, 한 양자의 상태가 측정되면 다른 양자의 상태도 순간적으로 그와 연관된 상태로 정해지는 것입니다.

이 현상은 '스피노사' 실험과 같은 실험적 결과를 통해 입증되었습니다. 양자 얽힘은 비교적 작은 크기의 양자 시스템에서부터 큰 크기의 시스템에 이르기까지 관찰될 수 있습니다. 양자 얽힘은 양자 컴퓨팅, 양자 통신 등 다양한 분야에서 활용되는 중요한 개념이며, 그 본질은 양자 역학의 비직관적이면서도 현상을 설명하는 독특한 특성 중 하나입니다.

Answer 5

안녕하세요. 김태헌 과학전문가입니다.

양자 얽힘(quantum entanglement)은 고전 물리학에서는 설명할 수 없는 현상으로 입자들의 상관관계를 나타내는 양자역학적 상태를 말한다. 얽힘 상태 입자들은 공간적으로 서로 멀리 떨어져 있어도 독립적일 수 없다.

예를 들어 서로 상반된 스핀(spin)이 측정되는 상관관계를 가진 한 쌍의 얽힌 입자들의 스핀을 측정한다고 하자. 양자역학에 의하면 측정하기 전까지는 두 입자 중 어느 입자가 업(up,+) 스핀 값을 가지는지 알 수 없다. 그러나 서로 상반되는 값을 가지는 얽힘 상태의 경우 첫 번째 입자 A가 업(up,+) 스핀 값을 가지면 두 번째 입자 B는 무조건 다운(down,-) 스핀 값을 가진다. 두 입자 중 하나를 우주 저 멀리 떨어트려 놓아도 입자 하나의 양자상태는 다른 입자로 순간적으로 전달된다.