국내 연구진이 양자 현상 간 상호관계를 밝혔다.
김윤호 포스텍 물리학과 교수와 통합과정에 재학 중인 임향택 씨는 최근 ‘양자교란(Disturbance)’과 ‘측정되돌림성(Reversibility)’ 사이에 상호교환(trade-off) 관계가 있다는 사실을 증명했다고 29일 밝혔다.
이 연구결과는 ‘피지컬리뷰레터스(Physical Review Letters)’를 통해 소개됐다.
연구팀은 이와 함께 양자교란과 측정되돌림성이 갖는 한계를 정량적으로 입증해 가장 많은 정보를 얻을 수 있는 ‘최적의 양자측정’을 구현하는 데도 성공했다.
고전물리학과는 달리, 양자물리학의 관점에서는 측정을 통해 양자시스템에 대한 정보를 얻게 되면 그에 대한 반작용으로 양자의 상태가 변하게 된다. 이러한 변화에서 측정 전의 상태로 다시 양자의 상태가 복원될 수 있는 확률을 측정되돌림성이라고 부른다.
양자측정을 통해 얻은 정보의 양이 많으면 많을수록 양자 상태가 변하는 정도가 커지며, 이 경우 측정되돌림성 역시 감소하는 것으로 알려져 있다. 하지만 지금까지는 이러한 관계들에 대해 별개의 것으로 간주, 독립적으로 연구해왔으나, 연구팀은 이 개념들이 서로 밀접하게 연관되어 있다는 것을 증명한 셈이다.
이 연구는 양자측정이 갖는 특성에 대해 이해하기 위한 연구로 아쉽게도 실용적인 부분에 적용하기는 어렵지만, 양자정보과학에서 양자상태의 복제 불가원리를 이용하는 ‘양자암호’에 활용할 수 있을 것으로 기대된다.
포항=정재훈기자 jhoon@etnews.com
