양자중첩과 양자얽힘은 정확히 어떻게 다른건가요?
양자역할에서 가장 중요한것중 하나가 양자중첩과 양자얽힘이 있는데요 이 두말은 얼핏 비슷해 보이는데 양자중첩과 양자얽힘이 정확히 무슨 차이가 있는지 궁금합니다
안녕하세요.
양자중첩과 양자얽힘은 양자역학의 두 가지 핵심 개념으로, 매우 중요하지만 서로 다른 개념입니다. 간단히 말하자면 양자중첩은 하나의 양자 시스템이 동시에 여러 상태에 있을 수 있는 현상을 설명하는 반면, 양자얽힘은 두 개 이상의 양자 시스템이 서로 연결되어 각 시스템의 상태가 다른 시스템의 상태와 불가분의 관계를 가지는 현상을 의미합니다.
양자중첩은 하나의 입자나 양자 시스템이 두 가지 이상의 서로 다른 상태들의 '중첩'으로 존재할 수 있다는 원리입니다. 예컨데, 양자 비트인 큐비트는 0과 1의 상태에 동시에 존재할 수 있습니다. 이는 고전적인 비트가 가질 수 있는 하나의 상태(0 또는 1)만 가질 수 있는 것과 대비됩니다. 이러한 중첩 상태는 양자 시스템이 측정되기 전까지 유지되며, 측정이 이루어지는 순간 양자 시스템은 특정 상태 중 하나로 '붕괴'됩니다.
양자얽힘은 두 개 이상의 양자 시스템이 서로 얽혀서, 한 시스템의 상태를 측정하면 얽혀있는 다른 시스템의 상태도 즉시 결정됩니다. 이 현상은 양자 시스템들이 공간적으로 떨어져 있더라도 발생하며, 이는 아인슈타인이 '귀산 같은 원격 작용'이라고 부른 현상입니다. 두 입자가 얽혀 있는 경우 하나의 입자가 스핀 '상' 상태로 측정되면, 즉시 다른 입자는 스핀 '하' 상태로 측정됩니다. 이는 두 입자가 물리적으로 얼마나 떨어져 있든 관계없이 적용됩니다.
중요한 차이점은 양자중첩이 하나의 입자 또는 시스템 내에서의 상태의 중첩을 다룬다면, 양자얽힘은 복수의 입자나 시스템 간의 상태가 서로 의존적인 관계를 맺는 것을 설명한다는 점입니다. 양자중첩은 개별 시스템의 여러 가능성을 동시에 표현하는 반면, 양자얽힘은 여러 시스템이 서로 어떻게 연결되어 있는지를 보여줍니다.
이러한 개념들은 양자컴퓨팅, 양자암호화 등 여러 첨단 기술 분야에서 중요한 역할을 하며, 현대 물리학 연구의 주요한 초점 중 하나입니다. 더 폭넓은 내용을 확인하고 싶으시다면 Quantum Mechanics: The Theoretical Minimum (Leonard Susskind & Art Friedman) 를 추천드립니다.