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거시세계에서도 증명된 양자얽힘

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거시세계에서도 증명된 양자얽힘

2021.06.04 15:20
팝뉴스 제공
실험에 사용된 폭 20㎛(1㎛는 100만분의 1m), 길이 14㎛, 두께 100nm(1nm는 10억분의 1m)의 알루미늄 원형 조각.  NIST 제공

양자역학은 고전역학으로 풀이할 수 없는 미시세계의 물리현상을 설명한다. 그런데 최근 고전역학으로 설명하지 못한 거시세계의 현상까지 양자역학으로 밝힌 두 연구결과가 연달아 발표됐다. 양자역학 관점에서는 엄청나게 큰 물체인 머리카락 너비의 5분의 1 크기 알루미늄 원형 조각에 벌어진 일이다.


미국 국립표준기술연구소와 콜로라도볼더대 공동연구팀은 두 개의 원형 알루미늄 조각 사이에 양자얽힘 현상이 나타남을 증명해 국제학술지 ‘사이언스’ 5월 7일자에 발표했다. 양자얽힘은 두 물질이 물리적으로 분리돼 있어도 서로 연관된 물리적 변화가 일어나는 현상이다. 연구팀이 한 알루미늄 조각을 마이크로파로 진동시키자, 다른 알루미늄 조각이 그와 연관된 움직임을 보였다. 외부 환경의 영향을 배제하기 위해 알루미늄 조각을 극저온에서 냉각한 뒤 발생한 결과로, 오롯이 양자얽힘에 의한 것이라 주장했다. doi: 10.1126/science.abf2998


핀란드 알토대와 호주 뉴사우스웨일스대 공동연구팀은 양자얽힘이 일어나는 두 알루미늄 조각을 이용한 실험으로 불확정성 원리를 피할 수 있다는 사실을 밝혀 같은 날 사이언스에 발표했다. 양자역학의 주요 개념인 불확정성의 원리에 따르면 입자의 위치와 운동량은 동시에 정확히 측정할 수 없다. 그러나 연구팀이 마이크로파로 한 조각을 진동시켰을 때 나머지 조각이 그와 정반대 위상으로 진동했다. 이런 규칙성을 활용해 양자얽힘이 일어난 물체의 위치와 운동량을 측정할 수 있다. 라우레 메르시에 드 레피나이 핀란드 알토대 연구원은 “만약 이런 움직임이 오롯이 양자얽힘에 의해 일어난 거라면, 두 조각의 위치와 운동량을 정확히 측정함으로써 불확정성의 원리를 깰 수 있다”고 말했다. doi: 10.1126/science.abf5389
 

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