1. 개요
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양자 얽힘(Quantum Entanglement)은 양자역학의 중요한 현상으로, 두 개 이상의 양자가 서로 물리적으로 떨어져 있음에도 불구하고 놀라운 상호 의존성이 존재하는 현상이다. 이 시스템은 양자 역학에서 특유한 원리로 이해되며, 일상 세계에서 경험하는 것과는 매우 다른 특성을 갖고 있다.
2. 설명
양자 얽힘은 두 입자가 먼 거리에 있어도 계속 연결되어 한 입자에 행해지는 작용이 다른 입자에게도 즉각적으로 영향을 미치게 하는 물리적 현상을 의미한다. 두 양자가 얽혀 있다면, 하나의 양자 상태가 변화하면 다른 양자 상태도 즉시 그에 반응하여 관련성을 보인다. 이 현상은 두 양자 사이의 정보 전달 없이 일어나기 때문에, 정보가 빛의 속도를 초과하여 전달되었다고 해석하면 안 된다. 따라서 이는 인과 관계에 기반한 전통적인 물리학과는 다른 새로운 현상으로 해석된다.예를 들어, 두 입자를 일정한 양자상태에 두어 두 입자의 스핀이 항상 반대가 되도록 하자. (예를 들어 두 스핀의 단일항 상태.) 양자역학에 따르면, 측정하기 전까지는 두 입자의 상태를 알 수 없다. 하지만 측정을 한다면, 그 순간 한 계의 상태가 결정되고 이는 즉시 그 계와 얽혀 있는 다른 계의 상태까지 결정하게 된다. 이는 마치 정보가 순식간에 한 계에서 다른 계로 이동한 것처럼 보인다.
양자 얽힘이 이해되기 위해서는 "양자 상태"라는 개념을 이해해야 한다. 양자 상태는 양자 시스템의 특정한 물리적 성질을 설명하는데 사용되는 수학적인 표현이다. 예를 들어, 양자 비트(Quantum Bit, 또는 qubit)라고 불리는 양자 시스템은 양자 상태 0과 1을 동시에 가질 수 있다. 이러한 양자 비트들 간의 결합된 상태로 인해 양자 얽힘이 발생할 수 있다.
두 양자가 얽혀있는 상태로서 표현하면 다음과 같다. |A⟩와 |B⟩라는 두 양자의 상태를 다음과 같이 표현하면: