양자 얽힘 현상

“동시에 두 장소에 있는 것이 아닙니다. 그것은 물리학을 잘못 표현한 것입니다. 물리학의 이론은 결과를 예측하는 데 사용되는 모델입니다.

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전자와 마찬가지로 양자 시스템은 파동 특성과 입자 특성을 모두 갖습니다. 그들은 파도처럼 움직이고, 이중 슬릿 실험을 하고, 입자처럼 상호 작용합니다. 즉, 광전 효과입니다.

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전자가 원자의 궤도를 어떻게 점유하는지 설명하는 데 사용되는 경험적 모델인 상자 속의 입자를 선택하면 상자 전체에 파동으로 존재합니다.

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에너지가 증가함에 따라 파도는 상자 전체를 차지하고 있으며, 파도는 더욱 활력이 넘치고 더 많은 잔물결, 언덕 및 계곡을 생성합니다.

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양자역학에는 보른 법칙(Born rule)이라는 것이 있습니다. 그 계곡을 언덕으로 바꾸는 것은 단지 수학적 연산일 뿐입니다. 그 언덕의 꼭대기는 시스템의 가능한 상태를 나타냅니다.

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슈뢰딩거의 파동방정식은 유용한 도구가 되었습니다. 언덕의 꼭대기는 입자의 가능한 위치, 상태, 예를 들어 측정과 같은 상호 작용으로 인해 파동이 중단된 경우를 나타냅니다.

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허위 진술은 입자로서 그 모든 위치를 차지한다고 말하고 있습니다. 이를 설명하는 올바른 방법은 상태의 중첩이라는 것입니다.

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이것이 파동 표현이라는 것을 잊지 마십시오. 중첩은 파동 속성입니다. 기타에서 서로 다른 음이 함께 연주되어 화음을 형성하는 것과 같습니다. 생성되는 독특한 사운드는 모든 음표의 중첩입니다.

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상자를 차지하는 것은 양자 시스템의 파동 부분입니다. 파도처럼 상자를 채웁니다. 물리학자 아서 에딩턴(Arthur Eddington)은 양자 시스템을 입자나 파동이라고 부르는 대신 “와비클(wavicle)”이라고 부르자고 제안했습니다.

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입자도 파동도 아니지만 둘 다의 특성을 갖고 있음을 보여줍니다.

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가능성의 작은 구름과 같은 입자를 상상해보십시오. 양자 세계에서는 관찰되거나 측정될 때까지 이러한 모든 잠재적인 장소에 동시에 존재하며, 그런 다음 하나의 명확한 위치로 ‘축소’됩니다. 이 동작은 중첩의 원리로 설명됩니다. 이상하고 혼란스럽기는 하지만 이는 입자가 양자 영역에서 동시에 여러 위치에 있을 수 있다는 간단한 아이디어입니다.”

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양자 얽힘(量子 – , 영어: quantum entanglement) 또는 간단히 얽힘은 양자역학에서 두 부분계 사이에 존재할 수 있는 일련의 비고전적인 상관관계이다. 얽힘은 두 부분계가 공간적으로 서로 멀리 떨어져 있어도 존재할 수 있다.

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예를 들어, 두 입자를 일정한 양자상태에 두어 두 입자의 스핀이 항상 반대가 되도록 하자. (예를 들어 두 스핀의 단일항 상태.) 양자역학에 따르면, 측정하기 전까지는 두 입자의 상태를 알 수 없다. 하지만 측정을 한다면, 그 순간 한 계의 상태가 결정되고 이는 즉시 그 계와 얽혀 있는 다른 계의 상태까지 결정하게 된다. 이는 마치 정보가 순식간에 한 계에서 다른 계로 이동한 것처럼 보인다.

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이러한 양자 얽힘 이론이 등장한 이후 양자암호, 양자컴퓨터, 양자전송 실험 등이 꾸준히 진행되었고 이를 통해 양자얽힘 이론의 예측을 실증할 수 있었다. 이러한 실험적 결과들이 점점 쌓여가는 한편 이론적인 논의도 꾸준히 진행되었는데, 그중 하나는 이 양자얽힘 현상이 국소성의 원리를 위배한다는 논의였다.

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이 국소성의 원리는 계의 상태에 관한 정보가 항상 그 계의 주위를 통해서만 매개될 수 있다는 원리로, 만약 양자얽힘 현상에 의해 정보가 전달된다면 주위를 통하지 않고도 정보를 전달할 수 있어 국소성의 원리와 모순을 일으키게 된다. 결국 양자얽힘 과정에서 실제로 정보가 어떻게 전달되는지에 대한 논의가 계속되었고, 이후 이 모순을 없앨 수 있는 양자역학의 새로운 해석방법이 대두하게 된다.