양자 얽힘현상 찍었더니 '태극무늬'가…

캐나다·伊 연구팀, 네이처에 공개

빛을 구성하는 광양자(photon)의 ‘얽힘’ 현상(사진)을 해외 연구진이 포착했다. 태극의 ‘음양’ 형태를 닮은 모습이 눈에 띈다. 캐나다 오타와대와 이탈리아 로마사피엔자대 연구팀은 양자 얽힘 현상을 시각화한 결과를 국제학술지 ‘네이처 포토닉스’를 통해 23일 공개했다.

양자 얽힘은 서로 떨어진 두 양자의 상태 변화가 밀접하게 연관되는 물리 현상이다. A와 B 두 개의 상자 안에 흰색 또는 검은색 당구공이 들어 있다고 가정했을 때, A상자를 열어 당구공의 색을 확인하면 동시에 양자 얽힘 상태인 B상자 속 당구공의 색이 정해진다는 개념이다.

연구팀은 양자 얽힘 현상을 관측하는 데 집중했다. 1나노초(㎱·1㎱=10억분의 1초) 단위로 광양자를 검측하는 카메라와 반사체, 레이저 등을 이용해 실험 장비를 구축했다. 레이저를 얇은 크리스털에 통과시켜 쪼갠 뒤 서로 다른 두 개의 관측 장비로 검출한 데이터를 합치는 방법으로 양자의 모습을 시각화했다.

연구팀 관계자는 “양자의 위치, 속도와 같은 양자의 실체에 대한 다양한 측정 결과를 예측할 수 있게 됐다”고 설명했다.

김진원 기자 jin1@hankyung.com