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양자 컴퓨터
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물리학자들은 거시적 규모로 양자 얽힘을 관찰했습니다.

출처:KIC China 발표 시간:2021-05-12 15:19:00 조회 수:
발표 시간:2021-05-12 15:19:00
양자 얽힘은 두 입자 또는 물체의 결합입니다. 비록 둘이 서로 아무리 멀리 떨어져 있을지라도, 각각의 속성은 고전 물리학의 규칙에서는 불가능한 방식으로 연결되어 있습니다.
 
이것은 이상한 현상인데 아인슈타인은 "먼 곳의 기이한 행동"이라고 불렀습니다. 그런데 그 괴이함이 바로 과학자들을 그토록 매료시켰습니다. 새로운 연구에서는 양자 얽힘을 직접 관찰하고 거시적 규모로 기록하는데, 이는 일반적으로 얽힘과 관련된 아원자 입자보다 훨씬 더 큽니다. 사람의 관점에서 보면 크기가 여전히 매우 작습니다. 이 실험은 사람 머리카락 지름의 1/5에 불과한 두 개의 작은 알루미늄 드럼 크기 이지만 양자 물리학 영역에서는 절대적으로 거대합니다.
미국 국립표준기술연구소(NIST)의 물리학자인 Johnteufel은 다음과 같이 말했습니다. 만약 두 개 드럼의 위치와 운동량 데이터를 독립적으로 분석하면 모두 뜨거워 보입니다. 그러나 둘을 같이 두고 살펴보면 한 드럼의 무작위적인 움직임이 다른 드럼의 무작위적인 움직임과 높은 상관 관계가 있음을 알 수 있습니다. 이는 오직 양자 얽힘을 통해서만 가능합니다.
비록 양자 얽힘이 거시적 물체에서 발생하지 않는다고 말할 근거도 없지만, 그 전에 사람들은 이런 영향이 더 큰 규모에서는 분명하지 않다거나 혹은 거시적 규모가 또 다른 규칙에 의해 제어된다고 생각했습니다. 이 새로운 연구는 이것이 사실이 아님을 보여줍니다. 실제로 동일한 양자 규칙이 여기에 적용되며 실제로 볼 수도 있습니다. 연구원들은 마이크로파 광자를 이용하여 작은 고막을 진동시키고 위치와 속도에서 동기화 상태를 유지하게 합니다.
양자 상태의 일반적인 문제인 외부 간섭을 방지하기 위해 극저온에서 냉각된 쉘에서 드럼을 냉각시키고, 얽히게 하며 또한 단계적으로 측정을 합니다. 드럼의 상태는 반사된 마이크로 파장으로 인코딩 됩니다. 이 마이크로 파장은 레이더처럼 작동합니다. 이전 연구에서도 거시적 양자 얽힘이 보고 되었지만 새로운 연구는 한 단계 더 나아갑니다. 필요한 모든 측정은 기록이지 추론한 것이 아닙니다. 얽힘은 확정적이며 무작위가 아닌 방식으로 생성됩니다. 서로 관련이 있지만 독립적인 실험에서 연구원들은 양자 얽힘 상태의 거시적 드럼 (또는 진동자)도 연구하였습니다. 두 드럼 헤드의 위치와 운동량을 동시에 측정할 수 있는 방법을 보여주었습니다.
우리의 연구에서 드럼 헤드는 집단 양자 운동을 나타냈습니다. 핀란드 Aalto 대학의 물리학자인 Laure Messier de Lepinay는 다음과 같이 말했습니다. 드럼은 상반된 위상 진동을 하므로 그중 하나가 진동 순환이 끝나는 위치에 처할 때, 또 다른 하나는 동시에 상반된 위치에 놓이게 됩니다. 이러한 상황에서 만약 두 개의 드럼을 하나의 양자 역학적 실체로 처리하면 드럼 운동의 양자 불확정성은 바로 상쇄됩니다.
이 뉴스는 하이젠 베르크의 불확실성 원칙, 즉 위치와 운동량을 동시에 완벽하게 측정할 수 없다는 개념과는 달리하기 때문에 헤드 라인을 장식했습니다. 원칙에 따르면, 기록된 그 어떤 측량 값도 양자 반작용이라 불리는 과정을 통과해서 또 다른 측량 값을 방해합니다. 거시적 양자 얽힘에 대한 또 다른 연구를 지원하는 것 외에도 이 특수한 연구는 이런 “양자 얽힘”을 이용해서 양자 반작용을 피할 수 있습니다. 본질적으로 고전 물리학(불확실성 원리가 적용되는 곳)과 양자 물리학(지금 보기엔 적용 불가능 한 곳)사이의 경계를 연구하는 것입니다.
이 두 가지 발견에서 잠재하는 미래 응용 프로그램 중 하나는 양자 네트워크입니다. 거시적 규모에서 물체를 조종하고 얽히게 할 수 있는데 이렇게 해서 차세대 통신 네트워크에 원동력을 제공합니다. 물리학자인 Hoi-Kwan Lau와 Aashish Clerk는 새로운 연구에 대해 언급하면서 "실제적인 적용 외에도 이런 실험은 거시적 영역의 실험이 명백한 양자 현상의 관찰을 촉진할 수 있는 것과 어느 정도를 관련이 있다.”라고 합니다.
출처 : 바이두-과기영항인 
발표 시간 : 05-09 09:28