지식보관소_ [최신연구] 양자역학의 원리를 이용하는 순간이동

 

 

순간 이동이라고 하면 정확하게 정의하기는 힘들지만

대부분의 사람들은

어느 한 지점에서 갑자기 사라져서

다른 지점에서 나타나는 걸

보통 순간이동이라고 부릅니다.

 

얼핏 보면 말이 안 되는 소리인 것 같지만

정말로 순간이동이라는 게 말도 안 되는 허구에 불과한 걸까요?

 

영화 <스타트랙>에서는

엔터프라이즈호에서 다른 행성으로 이동을 할 때

주로 양자순간이동을 사용을 하게 됩니다.

영화에서 나오는 순간이동의 원리가 정확하지는 않지만

순간이동할 때의 대사가

“Beam me up” 혹은 “에너지화”라는 대사를 사용한다는 것에서

그 원리의 힌트를 얻을 수가 있습니다.

 

 

양자역학의 핵심은

에너지의 단위가 양자화되어 있다는 것입니다.

양자화라고 하면 용어가 어려운데 간단히 말하면

우주의 에너지 단위가

아날로그처럼 연속적인 값을 가지는 게 아니라

디지털처럼 딱딱 끊어진 그런 값을 가진다는 것이죠.

 

마치 물질을 무한하게 쪼개고 쪼개다 보면

더 이상 쪼개지지 않는 최소 단위가 존재하는 것처럼

에너지 또한 최소 단위가 존재한다는 것입니다.

 

마찬가지로 양자역학에서 말하는 전자의 움직임 또한 양자화되어 있습니다.

전자는 원자 내에서 정해진 궤도대로 움직이는 게 아니라

특정 궤도로 순간이동을 하면서 움직인다는 것이

보어의 원자모형인 것이죠.

 

그렇다면 실제로 양자역학을 이용해서 순간이동이 가능할까요?

2014년 네덜란드 카빌 나노과학연구소 연구팀은

3m 떨어진 양자비트 사이에서

정보를 순간 이동하는 데 성공을 했다고 합니다.

거리는 굉장히 짧은 거리긴 했지만

실제로 물리적으로 아무런 연결이 없는 공간에서

정보가 이동했기 때문이죠.

 

이 연구의 성과는

순간이동처럼 물체를 한 곳에서 한 곳으로 이동시킨 것은 아니지만

양자얽힘을 이용해서 전자의 스핀 정보를 전달한 것입니다.

 

 

겨우 정보를 이동시킨 것은

물질을 순간이동하는 것에 비해서 전혀 다르다라고 생각할지도 모르지만

물리학 입장에서는 그렇지가 않습니다.

물리학 관점에서 본다면 표준 모형에 나오는 모든 물질은

스핀, 질량, 전하량 세 가지의 정보로만 구별이 되며

이 정보가 모두 다 같다면

완벽하게 같은 물질이기 때문이죠.

 

결국엔 우리 몸을 구성하고 있는 모든 소립자들의 물리량을

완전히 동일하게 만들게 된다면

그 물질과 나는 완전히 동일한 것이고

물리적으로는 차이가 없는 것입니다.

 

여기서 철학적으로 영혼이 있고

그 때문에 완전 같은 물리량의 물질이라고 해도 다르다

이런 식으로 주장할지도 모르지만

일단 현재 물리학의 관점에서는 완전히 동일하다는 것입니다.

 

그리고 컴퓨터의 파일을 복제하면

복제한 것과 원본이 100%가 동일하다면

두 파일은 100% 동일한 것처럼

저 개인적인 생각으로는

우주의 본질을 정보라고 생각하기 때문에

완전히 동일할 것이라고 생각이 됩니다.

 

 

여기에서 재미난 생각을 할 수가 있는데

양자얽힘을 이용해서 전자의 스핀 정보를 순간이동해서 보낼 수가 있다면

사람까지는 아니더라도

작은 물체의 정보를 소립자 단위로 분해해서

정보를 보내고 난 다음에 원본을 지우게 된다면

그게 순간이동과 사실상 동일하다는 것입니다.

 

컴퓨터로 따지자면 파일을 잘라내기 한 후에

붙여넣기를 하게 된 것이죠.

그리고 이는 실제로 양자역학 관점에서 본 순간이동의 원리입니다.

 

그리고 최근 6월에 로체스터 대학의 연구팀은

이러한 양자 순간이동을 손쉽게 할 수 있는 방법을

네이처 커뮤니케이션즈에 게재했습니다.

 

연구진은 하이젠버그 익스체인지 커플링이라는 방법을 사용해서

큐비트에 얽힌 정보상의 정보를 순간 이동시키는 데 성공을 했다고 합니다.

 

이 방법을 사용하면

전자의 스핀 상태를 손쉽게 양자전송할 수 있는데,

사실상 스핀 상태를 0과 1로 표현할 수가 있기 때문에

순간이동을 이용하는 양자 컴퓨터에 사용이 될 수가 있다고 합니다.

 

 

그러니까 2014년에는 매우매우 불안정하게

겨우 1개 전자의 정보를 전송할 수 있었던 데에 비해서

이번의 기술로 양자역학적 상호작용이

안정적으로 가능하게 되었다는 것이죠.

 

이번 연구는 전자 순간이동을 사용하는

양자 컴퓨터에서 유용하게 사용될 기술로 소개가 되었지만

사이언스 데일리에서도 스타트랙에서 나오는 순간이동에 비유를 할 정도로

공상과학 속의 순간이동 기술에 가장 근접한 기술인 것입니다.

 

안정적으로 양자 순간이동이 가능하다면

아미노산이나 단백질 같은 작은 분자에 한해서

원격으로 서울에서 샌프란시스코로 보내는 게 가능할지도 모릅니다.

 

그리고 엄청난 미래에는

사람을 스타트랙처럼 순간이동시키는 게 가능할지도 모르죠.

 

영혼 같은게 없고

물리학에서 말하는 것처럼 정보가 우주의 전부라면

복제된 사람과 원본의 사람은 완전하게 동일한 사람일 것입니다.

 

그리고 영혼이 있다고 하더라도

물리적으로는 이를 구분할 방법이 없겠죠.

 

중요한 건 구분을 할 수가 있든 없든

물리적으로는 순간이동이라는 것과 완전히 동일하다고 봐야 한다는 것이죠.

 

정말로 흥미로운 것은

최근에 양자컴퓨터로도 놀라고

이젠 안정적으로 양자 순간이동까지 가능하다고 하니까

이게 흥미롭기도 하면서 되게 무섭기도 하네요.