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>양자얽힘 상태란 어떤 상태를 말하나요 양자얽힘 상태란 2개 이상의 계가 혼합된 형태의 계의 양자상태 중 두개의 부분계가 혼합된 계의 순수상태는 각 부분계의 상태들의 직접곱으로 쓸수 있으면 분리 가능한 상태로 부릅니다. 그러나, 모든 순수상태는 직접곱으로 쓸수 없고 single상태로 분리가능한 순수상태의 중첩으로 쓰여진 상태는 직접곱으로 쓸수 없는 대표적인 양자상태인데, 이런 상태를 양자 얽힘이라고 부릅니다.약간 어렵죠?

>양자얽힘 상태란 어떤 상태를 말하나요 양자얽힘에 대해 아직은 정확하지는 않지만 대충 이해가되네요 그런데, 양자얽힘 응용 방법은 무엇이 있나요/

>양자얽힘 상태란 어떤 상태를 말하나요 양자얽힘은 최근 양자컴퓨터 및 양자이론의 등장과 함께 양자역학의 중요한 현상으로 많은 연구가 진행되고 있습니다. 그 응용으로는 dense coding, 양자전송, 양자암호,양자컴퓨터 등이 있습니다.

양자얽힘은 quantum entanglement의 번역어로 측정이론과 관련이 있는 어려운 개념입니다. 많은 사람들이 그림으로 그려서 설명하기도 하지만 적당한 대상을 찾기 어려운 몇 개 예로 나오기도 합니다. (어지간한 현상들은 그림으로 그려서 설명하나 그런 적당한 그림이 없는 예제가 양자얽힘이라는 뜻) 아직도 철학적인 논란이 끝나지 않은 예가 양자얽힘으로 이런 현상을 이용하면 양자컴퓨터, 양자공간이동, 암호전송 등에 사용할 수 있고 기본적인 알고리듬은 물론 실험까지 성공하였고 수십년 안에 양자얽힘을 이용한 양자컴퓨터가 실용화되리라고 믿는 물리학자들이 많습니다. 현재 양자컴퓨터는 7~9 큐빗까지 성공한 상태입니다. 양자얽힘을 이해하려면 '슈뢰딩거 고양이'라는 양자역학의 측정이론을 이해해야 합니다. 검은 상자 안에 고양이를 넣어두고 고양이가 약간만 건드려도 독이 쏟아져서 죽음에 이르게하는 그릇이 있을 때 어느 시간이 흘러 고양이가 죽을 확률과 살 확률은 어떻게 될까요? 양자역학에서는 실제로 뚜껑을 열어 확인해보기 전까지는 죽을 확률과 살 확률이 반반씩 동시에 존재한다고 가정합니다. 이런 상태가 중첩이 되었다고 말하고 측정 후 상태를 확인하면 나머지 가능성이 없어지는 일을 정보의 붕괴라고 합니다. 뚜껑을 열어봐서 고양이가 살았다면 죽을 확률이 없어진다는 말입니다. 슈뢰딩거 고양이는 철학적인 논란거리도 지금까지 계속되고 있지만 1980년대에 실제로 만들어 실험에 성공한 사례도 있습니다. 양자얽힘이란 슈뢰딩거의 고양이처럼 양자상태가 서로 중첩이 되었는데 하나를 측정하면 다른 상태를 자동적으로 알 수 있는 상태를 말합니다. 예를 들어 양자의 스핀상태가 위로 향하면 |0>, 아래로 향하면 |1>이라고 할 때 A, B 두 개의 양자가 동시에 들어있다면 스핀의 상태를 |00> + |11>로 중첩을 시킬 수 있습니다. 측정을 해서 A의 스핀이 위로 향한 상태인 |0>이라면 나머지 B는 자동으로 |0>이 결정되어 버립니다. 만약 스핀이 아래를 향하는 |1>이라면 B도 |1>이 됩니다. B를 먼저 측정해도 똑같은 결과가 나오기 때문에 하나의 상태를 알면 다른 상태는 자동으로 알 수 있는 상태가 바로 '양자얽힘' 상태라고 합니다. 하나의 정보가 다른 정보까지 영향을 줄 정도로 서로 얽혀있다는 뜻입니다. 이런 상황을 잘 이용하여 두 개의 양자 상태를 미리 만들고 나중에 하나를 떼어내어 멀리 가져갔을 때 측정을 시작하여 하나의 상태를 안다면 다른 상태는 측정과 동시에 알기 때문에 공간이동이라는 개념이 나왔고 실험도 성공하였습니다. 만약 스핀을 업, 다운을 서로 겹치게 다른 방법으로 중첩을 시킬 수가 있습니다. |00> + |01> + |10> + |11> 이렇게 중첩을 시키면 측정을 하여 A의 스핀이 위로 향한 |0> 임을 알아낸다고 해도 B의 스핀은 어떤 상태인 지 알아낼 수 없습니다. 이런 상태는 양자얽힘이 없다고 합니다. 이렇게 스핀 상태를 잘 중첩하면 게이트를 만들어 고전적인 컴퓨터에서 하지 못했던 논리회로를 만들 수 있습니다. 게이트로 논리회로를 만든 것은 불과 수십년도 되지 않았습니다. 실제로 1995년 무렵에 양자컴퓨터의 시초라고 할 수 있는 이온덫이 나왔으니까요. 그러나 지금은 거의 9큐빗 정도까지 성공하였고 양자공간이동, 암호전송 등에서도 속속 성공을 하고 있으니까 몇십년 후에는 강력한 양자컴퓨터가 등장하리라고 기대합니다. 자세한 것은 전산학에서 찾아보십시오. 양자컴퓨터의 알고리듬이 나와있을 겁니다. 그러나 모르지요... 미국의 비밀연구기관에서 멀쩡하게 작동하는 양자컴퓨터가 있을지....