양자 원격전송 (Quantum Teleportation)
쉽게 풀면
양자 상태는 복제할 수 없기 때문에, 상태를 그대로 복사해서 보내는 방법은 원리적으로 불가능합니다. 대신 미리 얽혀 있는 입자 한 쌍을 두 장소에 나눠 두고, 보내는 쪽에서 옮기고 싶은 입자와 자기 몫의 얽힌 입자를 함께 측정한 뒤 그 결과를 전화나 인터넷으로 알려 줍니다. 받는 쪽은 알려 준 결과에 맞춰 자기 입자에 정해진 조작을 하면, 그 입자가 원래 상태와 똑같아집니다. 물질이 이동한 것이 아니라 상태 정보만 옮겨 간 것입니다.
왜 중요한가
양자얽힘이 단순한 상관관계를 넘어 실제 정보 처리 자원으로 쓰일 수 있음을 보여 준 대표적인 결과입니다. 양자 중계기의 핵심 부품이어서 장거리 양자통신망과 양자 인터넷 구상의 기초가 되며, 측정 기반 양자컴퓨팅에서도 기본 연산으로 쓰입니다. 광섬유와 위성을 이용한 실험이 이미 성공해 실용화 논의가 진행 중입니다.
논문에서는 이렇게 쓰입니다
조금 더 깊게 보면
절차는 보내는 쪽이 두 입자에 대해 벨 상태 측정을 수행하고, 그 결과인 두 비트의 고전 정보를 받는 쪽에 전달한 뒤, 받는 쪽이 그에 대응하는 회전 조작을 가하는 것으로 이루어집니다. 측정 순간 원래 입자의 상태는 파괴되므로 결과적으로 상태가 복사되는 것이 아니라 옮겨지며, 이 점에서 양자 복제 불가능 정리와 모순되지 않습니다. 고전 통신이 반드시 필요하기 때문에 전송 속도는 빛의 속도를 넘을 수 없습니다. 얽힘의 품질이 떨어지면 전송된 상태의 충실도도 함께 낮아지므로, 실험에서는 얽힘 정제 기술이 함께 사용됩니다.
주의할 점
이름 때문에 물질이나 사람이 순간이동하는 장면을 떠올리기 쉽지만, 옮겨지는 것은 양자 상태 정보이며 입자 자체는 이동하지 않습니다. 또 고전 채널 없이는 절대로 완성되지 않으므로 초광속 통신 수단이 될 수 없습니다. 양자얽힘 항목이 상관관계라는 현상 자체를 다룬다면, 이 항목은 그 얽힘을 자원으로 쓰는 구체적인 통신 프로토콜에 해당합니다.