영국 케임브리지대학의 연구팀이 '양자얽힘'이라는 현상을 이용함으로써 양자역학 세계에서 25%의 확률로 과거에 일어난 사건을 미래에서 바꿀 수 있는 시뮬레이션에 성공했다고 발표했습니다.
양자얽힘이란 양자역학 분야에서 양자의 특이적인 성질에 의해 고전역학에서는 설명할 수 없는 '현실에서는 일어날 수 없는 강한 상관관계를 가리킵니다. 양자얽힘에서는 현실세계처럼 '어떤 사건의 원인이 최종적인 결과를 이끌어내는 것'뿐만 아니라 '사건의 결과가 그 원인에 간섭한다'는 상식으로는 생각할 수 없는 현상을 볼 수 있는 경우가 있다는 것. 해외미디어 The Debrief는 양자얽힘에 대해 “양자입자의 어떤 기본적인 성질이 2개 이상의 입자에서 공유되는 경우 한 입자에서 그 성질을 변화시키면 다른 입자에서도 같은 변화가 일어나는 현상”이라고 설명했습니다.
이번에 캠브리지대학의 니콜 할판 씨 연구팀은 2개 입자의 얽힘을 시뮬레이션해 양자얽힘이 가지는 모호함에 대해 검토를 실시했습니다.
연구팀의 시뮬레이션 결과, 아래 그림과 같은 양자얽힘 회로가 형성되었습니다. 연구팀에 따르면 초기단계인 'T1' 시점의 한 양자는 당초 평소대로 미래를 향해 진행되었습니다. 그러나 어느 시점 'T2'에서 갑자기 과거를 향해 진행하기 시작했고 그 후 'T3', 'T4'에서는 T1의 시점을 향해 다시 미래를 향해 진행합니다. T1의 시점을 넘은 양자는 그 후에도 미래로 진행된다는 것.
연구팀의 데이비드 슈클 씨는 “우리 연구팀은 이 회로를 사용하여 과거에 일어난 액션을 소급적으로 변화시켜 최종결과가 원하는 대로 되도록 시뮬레이션을 실시했다"고 설명했습니다. 최종적으로 연구팀은 약 25%의 확률로 미래에서 실시한 관측에 의해 과거의 측정결과를 변경시키는 과거의 재작성에 성공했습니다. 그러므로 연구팀은 “과거에 일어난 사건을 미래에 바꾸는 것은 물리학의 법칙을 위반하지 않는다”고 결론지었습니다.
슈쿨 씨는 이 결과에 대해 선물을 주는 사례로 들어 “어떤 사람에게 선물을 주고 싶지만 상대의 손에 닿기 위해서는 3일이 걸릴 경우, 확실히 3일 후에 전달하기 위해서는 반드시 1일째에 발송해야 합니다. 물건의 목록을 2일째에 공개하면 선물한 선물이 정말로 상대가 원하는 것이 아니어도 변경할 수 없습니다. 그러나 이번과 같은 양자얽힌 구조를 사용하면 계산상 약 25%의 확률로 이미 송부했을 선물의 내용을 변경할 수 있게 됩니다”라고 설명했습니다.
또한 슈클 씨는 “이번 결과는 어디까지나 시뮬레이션에 의해 얻은 결과이기 때문에 시스템을 재작성함으로써 타임 트래블에 대한 시뮬레이션의 성공확률을 더욱 올리는 데 도움이 될 수 있다”고 전망했습니다.
한편 연구팀은 이번 결과에 대해서는 단순한 이론상의 결과이기 때문에 SF 작품과 같은 시간여행은 어렵다고 합니다. 슈클 씨는 “우리 연구팀은 타임머신 개발을 목표로 하는 것이 아니라 양자역학의 기초를 깊이 파고 있습니다. 이번 시뮬레이션처럼 과거의 사건을 실제로 바꾸는 것은 어렵지만 과거의 문제를 지금 수정하면 더 나은 미래를 상상할 수 있을 것”이라고 보았습니다.
출처
- Phys. Rev. Lett. 131, 150202 (2023) - Nonclassical Advantage in Metrology Established via Quantum Simulations of Hypothetical Closed Timelike Curves
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.131.150202
Nonclassical Advantage in Metrology Established via Quantum Simulations of Hypothetical Closed Timelike Curves
We construct a metrology experiment in which the metrologist can sometimes amend the input state by simulating a closed timelike curve, a worldline that travels backward in time. The existence of closed timelike curves is hypothetical. Nevertheless, they c
journals.aps.org
- Scientists Successfully Simulate Backward Time Travel with a 25% Chance of Actually Changing the Past - The Debrief
https://thedebrief.org/scientists-successfully-simulate-backward-time-travel-with-a-25-chance-of-actually-changing-the-past/
Scientists Successfully Simulate Backward Time Travel with a 25% Chance of Actually Changing the Past - The Debrief
Scientists say they have simulated backward time travel system with a 25% chance of successfully changing the past.
thedebrief.org
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