양자 얽힘 끊어져도 정보는 남았다

양자 입자 간의 얽힘이 사라져도 특정 패턴 정보는 그대로 유지될 수 있다는 연구 결과가 나왔다.

30일(현지시간) 미국 펜실베이니아 대학교 연구팀은 빛의 독특한 패턴인 '양자 스커미온'이 가진 위상학적 특성이 양자 얽힘이 깨진 후에도 유지되는 현상을 발견했다고 밝혔다. 이번 연구 결과는 국제학술지 '네이처 피직스'(Nature Physics)에 게재됐다.

양자 정보는 외부 자극에 매우 취약해 양자 네트워크 구축에 걸림돌이 되어왔다. 연구팀은 변형에도 유지되는 수학적 속성인 위상학을 이용해 이 문제를 해결할 가능성을 탐구했다.

연구팀은 자체 개발한 소형 칩으로 한 쌍의 얽힌 광자를 생성했다. 이후 광자 중 하나에 빛의 편광을 특정 방식으로 배열해 스커미온 패턴을 만들었다.

실험 결과, 단일 광자에 새겨진 스커미온 패턴은 두 광자가 공유하는 양자 상태로 전이됐다. 이어 연구팀이 의도적으로 외부 방해를 가해 광자들의 얽힘을 끊었지만, 스커미온의 위상학적 특성은 그대로 유지됐다.

논문의 교신 저자인 량 펑 교수는 "마치 한 무용수의 독특한 움직임이 듀엣의 일부가 되고, 무용수들이 헤어진 후에도 그 움직임이 지속되는 것과 같다"고 설명했다.

이번 발견은 양자 얽힘과 위상학의 관계를 새롭게 조명했다. 연구팀은 얽힘이 사라진 후에도 '양자 불일치'와 같은 다른 형태의 양자 상관관계가 위상학적 특성 유지에 관여할 수 있음을 시사한다고 밝혔다.

연구팀은 이러한 안정적인 패턴에 정보를 인코딩하는 기술이 향후 더 신뢰성 높은 양자 네트워크 구축의 토대가 될 수 있다고 덧붙였다.