과거의 양자정보도 하나로 묶어 측정 가능하다고? 작성일 08-20 56 목록 <div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> <strong class="summary_view" data-translation="true">이석형 UNIST 교수, 고등과학원과 새로운 양자 재구성 이론 정립</strong> <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> <section dmcf-sid="4zYJziYCoB"> <p contents-hash="f2c97bc8b938e5bb34b84b9d7e571b0fec5c941bf101924e9f1b61408516cc41" dmcf-pid="8qGiqnGhgq" dmcf-ptype="general">(지디넷코리아=박희범 기자)<span>국내 연구진이 서로 다른 시간과 공간에 흩어진 양자정보를 하나의 상태로 묶어 측정할 수 있는 새로운 방법을 제시했다.</span></p> <p contents-hash="6ce4a9770126a6e307198b91c48d1e589e434ed434ce8eaaa6273926b0dadb93" dmcf-pid="6BHnBLHlAz" dmcf-ptype="general">지금까지는 특정 시점이나 장소의 양자정보를 따로 들여다봤다면, 이번 연구는 시간의 흐름에 따라 변화하는 양자정보까지 하나로 연결해 관찰할 수 있는 길을 열었다.</p> <p contents-hash="c0b251728de1291ba4bfda026f64b0ff86f04603a3af078bc1a802d8ec2b30f8" dmcf-pid="PbXLboXSj7" dmcf-ptype="general">이석형 UNIST 물리학과 교수와 권혁준 고등과학원 계산과학부 교수 연구팀은 시공간 상의 여러 지점에 존재하는 양자 정보를 간섭계로 측정해 하나의 ‘시공간 양자상태’로 재구성하는 이론을 정립했다고 20일 밝혔다.</p> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="47f7a6645295cc41084b2f8d9234f6036fa765f8662b3d64ca7ae0f8cf2f5db6" dmcf-pid="QKZoKgZvau" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="시간 순서가 모호한 양자사건의 상관관계를 측정하는 간섭계 개략도. 두 양자계의 시간 방향이 함께 맞춰지는 ‘동기화’를 이용하면 시간 방향에 따른 차이를 측정할 수 있음을 나타냈다.(그림=UNIST)" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202608/20/ZDNetKorea/20260820080149023qlfq.png" data-org-width="638" dmcf-mid="Vf8Tay8BNK" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img4.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202608/20/ZDNetKorea/20260820080149023qlfq.png" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 시간 순서가 모호한 양자사건의 상관관계를 측정하는 간섭계 개략도. 두 양자계의 시간 방향이 함께 맞춰지는 ‘동기화’를 이용하면 시간 방향에 따른 차이를 측정할 수 있음을 나타냈다.(그림=UNIST) </figcaption> </figure> <p contents-hash="a6186861a7963d53ffdad60842c993da2cec74662d9925dc9079dde2a44625eb" dmcf-pid="x95g9a5ToU" dmcf-ptype="general">양자이론은 같은 시간에 서로 떨어진 입자들의 관계는 ‘양자 상태’로, 한 양자계가 시간에 따라 변하는 과정은 ‘양자 채널’이라는 별도의 수학적 대상으로 표현해 왔다. 시간과 공간을 하나의 통합된 시공간으로 보는 상대성이론과의 통합이 어려운 이유이기도 하다.</p> <p contents-hash="56ae77b5690d3e81795db1811c30c6905fef55613682942e2a67ca975a3474bc" dmcf-pid="ysnFs3nQcp" dmcf-ptype="general">그런데, 연구팀은 간섭계에서 얻은 신호로 시공간 양자상태를 재구성할 수 있음을 증명했다.</p> <p contents-hash="9836ec13049ba7983711d1d0ee9af9e39d1ec4c220c84bd8d43edad3fd58d7db" dmcf-pid="Wa8Tay8BA0" dmcf-ptype="general">연구팀은 사건의 순서와 관계없이 일관되게 작동하는 ‘인과 무지 측정’의 조건을 먼저 정의한 뒤, 이 조건을 만족하는 측정을 기존 양자실험에서 널리 쓰이는 간섭계로 구현할 수 있음을 수학적으로 증명했다.</p> <p contents-hash="d9df124d48bac38e1140544a4060d7cd5e3b8b2f852cb03a15ae76abd6f92c7c" dmcf-pid="YN6yNW6bj3" dmcf-ptype="general">간섭계는 양자가 여러 경로를 동시에 지나는 성질을 이용해 두 경로의 차이를 신호로 읽는 장치다. 다양한 양자 실험에서 이미 널리 쓰이고 있는 표준 측정 기술이다.</p> <p contents-hash="b79d7349b9b178ab2782efe97e193d32935cf03db0bc9adfe23af5f19c3ad4aa" dmcf-pid="GjPWjYPKgF" dmcf-ptype="general">연구팀은 또 간섭계에서 측정되는 간섭신호에 시공간 양자상태 정보가 담겨 있어, 이를 통해 시공간 여러 지점에 분포한 양자정보를 하나의 상태로 재구성할 수 있다는 것도 확인했다.</p> <p contents-hash="9b028db653cf5a179a2ee697ae1579a28b397b8c0df27ccfbf7229b7c8b293f4" dmcf-pid="HAQYAGQ9Nt" dmcf-ptype="general">이러한 방식은 기존 ‘과정행렬’보다 적은 매개변수로 양자과정을 표현할 수 있다. 여러 양자과정이 확률적으로 섞여 있는 경우에도 각각을 따로 나타내는 대신 하나의 ‘혼합된 시공간 양자상태’로 기술할 수 있다.</p> <p contents-hash="8aefb219e59dcc7d11dfd5f508cf48cab6c328c5eb80c2d67ab1d96dd7421510" dmcf-pid="XcxGcHx2N1" dmcf-ptype="general">이러한 혼합 상태의 표현은 ‘양자 비마르코프성’을 기술하는 데도 활용할 수 있다. 양자 비마르코프성은 양자계의 과거 상태가 현재나 이후의 변화에 영향을 미치는, 일종의 ‘기억 효과’를 말한다.</p> <figure class="s_img figure_frm origin_fig" contents-hash="6582eeeb28263d627b4e2a0cb831701ac9f6d72a58c53e13a6ad84a19769d728" dmcf-pid="ZkMHkXMVA5" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="이석형 UNIST 교수.(사진=UNIST)" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202608/20/ZDNetKorea/20260820080150246jszv.jpg" data-org-width="200" dmcf-mid="fGRXEZRfgb" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img1.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202608/20/ZDNetKorea/20260820080150246jszv.jpg" width="200"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 이석형 UNIST 교수.(사진=UNIST) </figcaption> </figure> <p contents-hash="885d3c0174d8a90f049934d72a8cfb3de97441d5c7efce918251a1d2758de9b2" dmcf-pid="5ERXEZRfaZ" dmcf-ptype="general">이석형 교수는 "서로 다른 양자과정의 조합이 같은 시공간 양자상태로 나타날 수 있다"며 "이러한 시간적 기억 효과를 보다 간결하게 다룰 수 있는 틀을 마련한 것"이라고 설명했다.</p> <p contents-hash="c30e26b2780fe7624950520c6c5f552d284c56574e464162f175c959ab1c8679" dmcf-pid="1DeZD5e4aX" dmcf-ptype="general">연구팀은 간섭계 신호만으로 양자과정을 측정하면, 미시세계에서는 서로 다른 양자과정이 동일 신호로 나타날 수 있는데, 이는 ‘나침반’ 역할을 하는 보조 양자를 추가해 해결할 수 있음도 증명했다.</p> <p contents-hash="aa481823808df7af99ddc6151dadecd12078e783ddc4fff0eb932a827110038c" dmcf-pid="twd5w1d8jH" dmcf-ptype="general">두 양자 과정의 시간 방향이 함께 맞춰지는 새로운 시공간 양자 상관관계인 ‘동기화’를 규명하고, 이를 이용하면 미시세계의 시간반전 대칭성 때문에 구분이 어려웠던 양자 과정도 구별할 수 있음을 확인한 것.</p> <p contents-hash="0ac90094fa04aa67d56cd310c143f70c8f182747c4e200de2752627a65022276" dmcf-pid="FrJ1rtJ6oG" dmcf-ptype="general">시간반전 대칭성은 어떤 물리적 과정이 시간이 앞으로 흐를 때나 뒤로 거꾸로 흐를 때 똑같은 법칙이 적용돼 그 방향성을 구분할 수 없는 물리적 성질을 뜻한다. 예를 들어, 허공에 공을 던지는 장면을 비디오로 찍은 뒤 되감기를 해보면 궤적만으로는 공이 원래대로 올라가고 있는 것인지, 아니면 거꾸로 재생되어 떨어지고 있는 것인지 구별하기 힘든 것과 흡사하다.</p> <p contents-hash="e56011885e89d55b034489bf5a07d0141bcb4bfb0e13eed47c944af6b87b5e7b" dmcf-pid="3mitmFiPgY" dmcf-ptype="general">하지만 이 공에 째깍거리는 ‘시계’를 하나 붙여서 던진다면, 영상 속 시곗바늘이 도는 방향만 보고도 시간이 앞으로 가는지 뒤로 가는지 단번에 파악할 수 있다.</p> <p contents-hash="0b4642db05f5f5b277a53bf654006d8cd16572884af1d4acb7a2fe653a2063a1" dmcf-pid="0snFs3nQjW" dmcf-ptype="general">연구팀은 이처럼 보조 양자를 ‘시계’로 활용하는 이론적 모델을 만들어, 겉보기엔 구별이 불가능했던 양자과정의 시간 방향성도 정확하게 찾아낼 수 있음을 수학적으로 입증해 냈다.</p> <p contents-hash="a36d6237d2b5f8291089eb6643926a3e21f6de424cc48579fef5f39fc3f86852" dmcf-pid="pOL3O0Lxay" dmcf-ptype="general">이석형 교수는 “시간과 공간을 함께 아우르는 양자 상태를 어떻게 정의하고, 어떻게 측정할 수 있는지는 양자정보과학과 양자 기초론의 중요한 난제로 남아 있었다”며 “이번 연구는 양자 상태를 ‘측정 결과로부터 어떻게 알 수 있는가’라는 실험적 질문에 답했다는 점에서 의미 있는 성과“라고 설명했다.</p> <p contents-hash="29e61ce04eb03bca7f8ac9982bd8f7e349c75d8a69be08d1ab21f2c760557a8f" dmcf-pid="UIo0IpoMjT" dmcf-ptype="general">이 교수는 “이 이론은 광학·응집물질·초전도 등 다양한 분야의 양자정보처리 과정을 효율적으로 표현하고 분석하는 데 활용할 수 있다. 양자 레이더나 입자 충돌 실험처럼 사건의 시점과 위치를 미리 알기 어려운 상황에도 적용할 수 있을 것”이라고 덧붙였다.</p> <p contents-hash="f57f4730297cbdfab436d58f5417ee21b73eb86424f215abcfdc64dc8dc191f7" dmcf-pid="utC6tPCEav" dmcf-ptype="general">연구는 △UNIST 2025 리서치 펀드 △정보통신기획평가원(IITP) △한국연구재단(NRF) △고등과학원 개인연구비 등의 지원을 받았다. 성과는 물리학 분야 국제학술지 피지컬 리뷰 레터스에 게재됐다.</p> <p contents-hash="57df75ed1ec10a2dd24bb775123d2b56c9aec483772b4b0b82a96230659b2811" dmcf-pid="7FhPFQhDkS" dmcf-ptype="general"><span>한편 이석형 </span><span>교수는 </span><span>2016년 </span><span>서울대 </span><span>물리학과 </span><span>수학 </span><span>전공 </span><span>학사, </span><span>2022년 </span><span>동 </span><span>대학원 </span><span>물리학 </span><span>박사 </span><span>학위를 </span><span>받았다. </span><span>2024년부터 </span><span>UNIST </span><span>조교수로 </span><span>재직중인 </span><span>33세의 </span><span>유망 </span><span>신진 연구자</span><span>다.</span></p> <p contents-hash="f011ae13b9e410c43919c2bf52ed0576f902536e488c8cbd3c602f9b72c52eef" dmcf-pid="z3lQ3xlwjl" dmcf-ptype="general">박희범 기자(hbpark@zdnet.co.kr)</p> </section> </div> <p class="" data-translation="true">Copyright © 지디넷코리아. 무단전재 및 재배포 금지.</p> 관련자료 이전 카이스트, 3차원 메모리 난제 풀었다…AI 반도체 성능 높이고 전력 낮춘다 08-20 다음 간섭계로 '시공간 양자 상태' 측정 방법 제시 08-20 댓글 0 등록된 댓글이 없습니다. 로그인한 회원만 댓글 등록이 가능합니다.
