"유령 같은 원격 작용 (Spooky Action)"
양자 얽힐(Quantum Entanglement)은 양자 역학에서 가장 기이하고 난해한 현상입니다. 두 입자가 상호작용을 통해 특별한 방식으로 '얽히게' 되면, 서로 아무리 멀리 떨어져 있어도(심지어 우주 끝과 끝이라도) 하나의 운명 공동체처럼 연결됩니다. 놀랍게도, 한 입자의 상태(예: 스핀 업)가 관측되어 결정되는 그 순간, 빛보다 빠른 속도로 정보를 주고받을 틈도 없이 반대쪽 입자의 상태(스핀 다운)가 즉시 결정됩니다.
1935년, 아인슈타인은 포돌스키, 로젠과 함께 이 현상을 공격하는 'EPR 논문'을 발표했습니다. 그는 빛보다 빠른 정보 전달은 상대성 이론에 위배된다며 얽힐 현상을 "유령 같은 원격 작용"이라 조롱했습니다. 아인슈타인은 "신은 주사위 놀이를 하지 않는다"며, 우리가 모르는 어떤 숨겨진 변수가 처음부터 입자의 상태를 결정해 놓았을 것(양자 역학은 불완전하다)이라고 주장했습니다.
하지만 아인슈타인은 틀렸습니다. 1964년 존 벨은 숨은 변수가 있는지 검증할 수 있는 '벨의 부등식'을 고안했고, 이후 알랭 아스페 등의 정밀한 실험을 통해 부등식이 깨짐이 증명되었습니다. 결론적으로 우주는 우리의 상식(국소성: 가까운 것끼리만 영향을 줌)과 달리 비국소적(Non-local)입니다. 즉, 관측하기 전까지 입자의 속성은 정해져 있지 않으며, 관측하는 순간 우주적인 거리를 뛰어넘어 서로 영향을 미칩니다.
이 기묘한 현상은 단순한 이론에 그치지 않습니다. 얽힐을 이용하면 도청이 원천적으로 불가능한 양자 암호 통신이 가능합니다. 해커가 정보를 엿보는 순간(관측) 얽힐이 깨져버려 흔적이 남기 때문입니다. 또한 0과 1을 동시에 처리하는 큐비트의 얽힐을 이용한 양자 컴퓨터는 기존 슈퍼컴퓨터가 1만 년 걸릴 문제를 몇 분 만에 해결하는 '양자 우월성'을 보여주며 미래 기술의 핵심으로 떠오르고 있습니다.