양자컴퓨터 상용화 한 발 더 다가서...양자텔레포테이션 안정화 기술이 다음단계

‘스타트랙’은 국내에서는 유명하진 않지만 전 세계 SF팬들이 사랑하는 작품 중 하나이다. 1966년 TV드라마로 처음 방송되기 시작한 이후 영화로도 많이 만들어지면서 SF의 전설이라고까지 평가받고 있다. 스타트랙을 대표하는 가장 유명한 대사는 “Beam me up, Scotty”(스카티, 날 전송해주게)이다. 커크 함장이 다른 곳에서 엔터프라이즈호로 귀환하려고 할 때마다 외치는 명령이다.

스타트랙에서 사람을 먼 거리까지 순간이동시키는 텔레포테이션 기술은 SF에서나 존재하는 것으로 알려졌지만 최근 과학자들이 전자를 텔레포테이션하는데 성공했다.

미국 로체스터대 물리천문학과, 채프먼대 양자연구소, 퍼듀대 물리천문학과, 나노기술센터, 재료공학부, 전기컴퓨터공학부 공동연구팀은 하나의 물질을 멀리 떨어진 다른 곳으로 이동시키는 텔레포테이션 기술이 양자역학의 아원자 세계에서는 가능하다고 21일 밝혔다. 이번 연구결과는 기초과학 및 공학분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’에 실렸다. 연구팀은 이번 연구에서 밝혀낸 텔레포테이션 기술은 SF에서 등장하는 것처럼 물질 자체를 이동시키는 것이 아니라 정보를 옮기는 것이라고 밝혔다.

과학자들은 지난해 빛 알갱이라고 부르는 광자(光子)가 물리적으로 연결돼 있지 않은 상태에서도 컴퓨터 칩 사이에서 정보를 전달할 수 있다는 사실을 확인했다. 연구팀은 이번에는 전자들 사이에서도 텔레포테이션이 가능하다는 것을 보여줬다.양자 텔레포테이션은 양자역학에서 흔히 양자얽힘이라고 알려져 있다. 다른 입자와 멀리 떨어져 있는 한 입자의 특성이 변할 때 순간적으로 동시에 다른 입자에 영향을 미치는 현상을 양자얽힘이라고 한다. 특히 양자 순간이동에는 멀리 떨어진 두 개의 입자가 관여하는데 세 번째 입자가 즉시 두 개의 얽힌 입자에 상태를 전송하는 것이다.

연구팀은 전자를 이용한 양자 텔레포테이션을 실험하기 위해 하이젠베르그 교환결합 원리를 바탕으로 한 기술을 활용했다. 특정 종류의 입자의 양자회전상태를 갖도록 한 뒤 정보에 해당하는 스핀상태를 텔레포테이션하는 실험을 한 것이다. 그 결과 멀리 떨어져 있는 전자의 스핀상태를 동일하게 만들어 양자얽힘 상태를 만들 수 있다는 것을 확인해 양자 텔레포테이션을 증명했다.

존 니콜 로체스터대 물리학 교수는 “이번 기술은 멀리 떨어져 있는 전자들 사이에서도 양자-기계적 상호작용이 가능하다는 것을 제시함으로써 더 빠르고 효율적인 프로세서와 센서기술을 만들어 양자컴퓨터를 현실화시키는데 도움이 될 것”이라며 “양자 텔레포테이션이 장시간 유지될 수 있도록 안정화시키는 것이 다음 단계”라고 말했다.

유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr