위키득계정 ↗
과학

양자 얽힘

양자 얽힘과학
영어
Quantum entanglement
순수상태의 조건
부분계 상태들의 곱으로 분해 불가
대표적인 예
(|00⟩+|11⟩)/√2
구별할 것
고전적인 확률적 상관관계
양자 얽힘은 여러 부분계의 상태가 고전적인 공유 무작위성만으로는 설명되지 않는 양자적 상관관계를 갖는 성질이다. 순수상태에서는 전체 상태를 각 부분계 상태의 텐서곱 하나로 분해할 수 없을 때 얽혀 있다고 한다.

벨 상태의 측정

두 큐비트가 (|00⟩+|11⟩)/√2에 있으면 계산 기저 측정에서 00과 11이 각각 절반의 확률로 나온다. 한 큐비트만 보면 결과가 무작위지만 둘의 결과에는 상관관계가 있다. 그렇다고 이 한 종류의 측정 통계만으로 얽힘을 확인할 수 있는 것은 아니다.

같은 결과 통계의 다른 상태

고전적으로 00과 11을 절반씩 준비한 혼합도 같은 계산 기저 통계를 준다. 그러나 벨 상태에는 두 성분 사이의 위상 결맞음이 있어 다른 기저에서 구별할 수 있다. 단지 두 결과가 항상 같다는 사실만으로 양자 얽힘이라고 부르면 고전 상관관계와 혼동된다.

거리와 신호 전달

멀리 떨어진 계 사이에서도 얽힘의 상관관계를 관측할 수 있지만 이를 이용해 원하는 메시지를 빛보다 빠르게 보낼 수는 없다. 각자의 측정 결과는 무작위이고 결과를 비교하려면 고전적인 통신이 필요하다.

정보 처리의 자원

얽힘은 양자 순간이동과 초밀집 부호화 같은 프로토콜의 자원이다. 벨 상태 한 쌍의 얽힘은 한 ebit이라고 센다. 두 큐비트가 존재한다는 사실과 얽힘의 양은 다르며, 서로 독립적으로 준비한 큐비트 두 개가 자동으로 얽히지는 않는다.

관련 문서

큐비트 / 양자 중첩 / 텐서곱 / 확률 / 양자 순간이동 / 양자 네트워크 / 파동함수 / 간섭