영화 속에서 등장하는 초능력 중에는 멀리 떨어진 곳에 물체를 순식간에 전송하거나 자신이 직접 순간적으로 이동하는 순간 이동, 텔레포테이션(Teleportation)이 등장한다.

순간 이동은 장소에 존재하는 물체를 빗물질화하고 정확한 원자 배열을 다른 장소로 보내는 걸 말한다. 이 때 원자 배열 같은 정보는 개상에서 정교하게 물질을 재구성하는 데 이용한다. 팩스 통신을 이용하면 곧바로 이미지 데이터를 전송할 수 있다. 정보를 전달한다는 의미에선 팩스도 순간 이동과 같은 것이라고 생각할 수 있다.

하지만 양자 수준으로 생각하면 순간 이동 현상은 더 복잡하다. 양자 텔레포테이션을 발표한 건 1993년 IBM 물리학자인 찰스 베넷이다. 이 방법은 먼저 전송할 입자 A와 양자가 얽힌 상태(quantum entanglement)에 있는 B와 C 두 입자가 있다. B와 C를 다른 장소로 전송한 다음 A 정보를 B로 보낸다. 이 때 B와 C는 양자가 얽힌 상태이기 때문에 B로 전송된 모든 정보는 C에 자동 동기화된다. 하지만 C는 물리적 시간과 공간을 이용해 정보를 전송하는 건 아니기 때문에 C는 A로 모습을 바꾼다. 이게 A를 특정 장소에서 C가 보내진 곳까지 전달, 그러니까 순간 이동시켰다고 말하는 것이다.

양자 텔레포테이션이 1993년 공표된 이후 1997년에는 물리학자인 안톤 자이링거 연구팀이 양자 텔레포테이션 실험을 성공했고 2014년 제네바대학 연구팀이 25km 양자 텔레포테이션에 성공했다. 2001년 덴마크 연구자가 각각 1조개 이상 원자를 포함한 가스 구름끼리 양자로 얽힌 상태로 만드는 데 성공하기도 했다. 하지만 이 가스 구름 2개는 질소 분자 단 하나에 부딪치기만 해도 손실된다. 따라서 양자 텔레포테이션을 실현하려면 양자가 얽힌 상태가 다른 입자 등에 반응하지 않게 격리시킬 필요가 있다. 이를 실현하는 게 상당히 어렵다.

또 인체에 존재하는 1028 원자를 감안하면 이 수는 천문학적이라고 할 수 있다. 이 엄청난 수의 원자를 양자 얽힌 상태로 유지하는 것도 대단한 일이 될 것이다. 또 소수 원자를 동시에 진동시키는 것도 어려운데 양자 텔레포테이션을 실현하려면 이들을 완벽하게 동기화시킬 필요가 있다.

지연 환경에서 물체는 환경과 항상 상호 작용한다. 만일 순간 이동을 위해 자신을 구성하는 원자 정보를 양자 얽힌 상태로 전송하려고 해도 순간적으로 구성 원자 정보가 바뀌어 버릴 수도 있다. 관련 내용은 이곳에서 확인할 수 있다.

https://www.youtube.com/watch?v=nW-NiGp1gys

정희용 IT칼럼니스트  flygr@naver.com

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