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양자 얽힘 현상

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

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

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

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

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

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

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

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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