양자 얽힘 속도가 처음으로 측정되었습니다.

양자 물리학의 세계에서는 사건이 놀라운 속도로 전개됩니다. 이전에는 양자 얽힘과 같이 순간적으로 발생한다고 생각되었던 프로세스가 이제 매우 짧은 순간에 조사되고 있습니다.

그것은 눈에 잘 띄지 않는 미세한 세부 사항을 드러내기 위해 찰나의 순간을 정지시키는 것과 같습니다.

중국 연구팀과 요아킴 부르그도르퍼(Joachim Burgdorfer) 교수 및 동료 연구진이 협력하여 이론물리연구소 TU Wien에서는 양자 얽힘이 실제로 어떻게 발생하는지 이해하기 위해 이러한 순간을 측정합니다.

이 과학자들은 양자 얽힘의 존재에 초점을 맞추지 않고 그것이 어떻게 시작되는지, 즉 두 입자가 정확히 어떻게 양자 얽히게 되는지를 발견하는데 열중하고 있습니다.

양자 얽힘 이해

고급 컴퓨터 시뮬레이션을 사용하여 그들은 아토초(10억분의 1000초)의 시간 단위로 발생하는 프로세스를 엿볼 수 있었습니다.

양자 얽힘은 두 입자가 서로 연결되어 단일 상태를 공유하는 이상하고 놀라운 현상입니다.

이는 항상 같은 면에 놓여 있는 두 개의 마법 동전을 갖는 것과 같습니다. 하나를 뒤집으면 다른 하나는 몇 마일 떨어져 있어도 신비롭게 동일한 결과를 보여줍니다.

Burgdorfer 교수는 “입자는 개별적인 특성이 아니라 공유된 특성만 가지고 있다고 말할 수 있습니다. 수학적 관점에서 볼 때 입자는 완전히 다른 위치에 있더라도 강력하게 함께 속해 있습니다.”라고 설명합니다.

이는 한 입자의 측정이 입자 사이의 거리에 관계없이 다른 입자의 상태에 즉시 영향을 미친다는 것을 의미합니다.

간단히 말해서, 얽힌 입자는 즉시 서로 “대화”할 수 있는 연결을 공유합니다. 단일 입자를 측정하면 파트너에 대해 즉시 알 수 있습니다.

이 이상한 행동은 세상이 어떻게 작동하는지에 대한 우리의 일상적인 이해에 도전하고, 얽힘을 양자 물리학에서 가장 놀라운 개념 중 하나로 만듭니다.

레이저 및 전자 실험

양자 얽힘의 개념은 이해하기 어려운 것처럼 보이지만 그것이 사실인지 아닌지는 더 이상 논쟁의 대상이 아니며, 본 연구의 주제도 그것이 아닙니다.

“반면에 우리는 이 얽힘이 어떻게 처음에 진화했는지, 그리고 어떤 물리적 효과가 매우 짧은 시간에 어떤 역할을 하는지 알아내는 다른 것에 관심이 있습니다”라고 Eva Brezinova 교수는 말합니다. 연구의 저자. 현재 게시물.

이를 탐구하기 위해 팀은 강렬한 고주파 레이저 펄스에 부딪힌 원자를 조사했습니다. 초강력 손전등을 원자에 비추는 것을 상상해 보십시오.

전자 중 하나가 너무 흥분하여 떨어져 나가 날아갑니다. 레이저가 충분히 강력하면 원자 내부의 또 다른 전자도 충격을 받아 더 높은 에너지 수준으로 이동하고 핵 주위의 궤도를 변경합니다.

따라서 이 강렬한 빛의 폭발 후에 전자 하나가 저절로 떨어져 나가고 다른 전자가 남지만 이전과 완전히 같지는 않습니다.

Burgdorfer 교수는 “우리는 이 두 전자가 이제 양자 얽혀 있음을 보여줄 수 있습니다.”라고 말했습니다. “그것들을 함께 분석할 수만 있고, 하나의 전자를 측정하는 동시에 다른 전자에 대해 뭔가를 알 수 있습니다.”

시간이 흐릿해질 때

이것은 상황이 정말 흥미로워지는 곳입니다. 멀리 날아가는 전자는 원자를 떠나는 특별한 순간이 없습니다.

“이것은 날아가는 전자의 탄생 시간이 원칙적으로 알려지지 않았음을 의미합니다. “전자 자체는 언제 원자를 떠났는지 모른다고 말할 수 있습니다.”라고 Burgdorfer 교수는 말합니다.

그것은 양자 중첩이라고 불리는데, 이는 동시에 여러 상태로 존재한다는 것을 의미합니다.

하지만 더 많은 것이 있습니다. 전자가 떠나는 시간은 뒤에 남아 있는 전자의 에너지 상태와 관련이 있습니다.

남아있는 전자의 에너지가 더 높으면, 떠나는 전자가 더 일찍 떠날 가능성이 높습니다. 더 낮은 에너지 상태에 있었다면 전자는 나중에 떠날 가능성이 높습니다. 평균적으로 약 232아토초 후에 말입니다.

측정할 수 없는 것을 측정하다

1토토초는 너무 짧아서 대부분의 사람들이 이해할 수 있는 범위를 벗어납니다. 그러나 이러한 작은 차이는 단순히 이론적인 차이만은 아닙니다.

Burgdorfer 교수는 “이러한 차이는 계산할 수 있을 뿐만 아니라 실험을 통해 측정할 수도 있습니다.”라고 말합니다.

팀은 이렇게 포착하기 어려운 타이밍을 포착하기 위해 두 개의 서로 다른 레이저 빔을 결합하는 측정 프로토콜을 고안했습니다.

그들은 이미 실험실에서 이러한 초고속 얽힘을 테스트하고 모니터링하려는 다른 연구자들과 협력하고 있습니다.

양자 얽힘이 중요한 이유는 무엇입니까?

얽힘 형태를 이해하는 것은 암호화 및 컴퓨팅과 같은 양자 기술에 중요한 영향을 미칠 수 있습니다.

이제 과학자들은 얽힘을 보존하려고 노력하는 대신 그 시작을 연구할 수 있습니다. 이는 양자 시스템을 제어하고 양자 통신의 보안을 강화하는 새로운 방법으로 이어질 수 있습니다.

여행은 여기서 끝나지 않습니다. Burgdorfer 교수와 그의 팀은 다음 단계에 대해 기대하고 있습니다.

“우리는 이미 이러한 초고속 얽힘을 증명하려는 연구팀과 대화를 나누고 있습니다.”

이러한 매우 짧은 시간 규모를 탐구함으로써 그들은 양자 효과를 관찰할 뿐만 아니라 우리가 현실의 구조를 이해하는 방법을 재정의하고 있습니다.

양자 얽힘과 미래

양자 세계에서는 가장 짧은 순간에도 풍부한 정보가 담겨 있다는 것이 분명합니다.

Eva Brezhenova는 “전자는 원자에서 튀어나오는 것이 아니라 말하자면 원자에서 나오는 파동이며 일정 시간이 걸립니다.”라고 설명합니다.

“정확히 이 단계에서 얽힘이 발생하고 그 효과는 나중에 두 전자를 모니터링하여 정확하게 측정할 수 있습니다.”라고 그녀는 결론지었습니다.

따라서 다음에 눈을 깜박일 때, 그 시간의 1조분의 1도 안되는 시간에 전체 양자 사건이 전개되어 기술의 미래와 우주에 대한 우리의 이해를 바꿀 수 있는 비밀이 밝혀진다는 것을 기억하십시오.

전체 연구는 저널에 게재되었습니다. 실제 검토 편지.

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