부활후에 방의 벽을 뚫고 그냥 들어 오셨다.
이런 일은 불가능하다고 생각한 과학적 논리이지만,
'양자 원격전송' 으로 가능하다고 한다
예고편 동영상
http://movie.naver.com/movie/mpp/mp_preview.nhn?mid=8261&mcode=64994&low=0
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영화 '점퍼'처럼 순간이동 가능할까?
스핑크스에 있다가 '순식간에 휙' 에펠탑으로
영화를 현실로… 물리학자들 '원격전송' 연구
물체 형상정보 읽고 해체한 후 목적지에 보내
목적지에서는 같은 재료로 똑같이 만드는 방식
'양자 원격전송' 으로 빛·원자 보내는 건 가능해
사람 순간이동 現기술로 3억년 걸려… 거의 불가능
이영완 기자 ywlee@chosun.com 기자의 다른 기사보기
도움말 김재완 고등과학원 계산학부 교수
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할리우드 영화 '점퍼(Jumper)'가 주말 관객몰이에서 1위에 올랐다. 영화의 주인공은 위급한 상황에서 순식간에 원하는 곳으로 이동하는 능력을 가졌다. SF영화 '스타 트렉(Star Trek)'에서 유명해진 이른바 '원격전송(teleportation)'이다.
최근 물리학자들은 원격전송이 가능함을 실험을 통해 입증하고 있다. 미래의 컴퓨터로 불리는 양자 컴퓨터에도 원격이동 기술을 도입하는 연구가 시작되고 있다.
◆영화의 상상력에서 과학이론으로
스타 트렉에 나오는 순간이동장치의 원리는 간단하다. 우선 물체의 형상 정보를 읽는다. 그 다음 물질을 해체해 잠시 저장했다가 목적지에 형상정보와 함께 전송한다. 이를 원래의 물질로 복원한다.
말하자면 부산에서 건물을 해체한 다음, 벽돌·철근 등 구성 물질을 설계도와 함께 순식간에 서울로 보낸 뒤 설계도에 따라 원래의 건물을 다시 복원하는 것이다.
이런 영화의 상상력은 1993년 미국 IBM의 찰스 베넷(Bennett)을 비롯한 6명의 학자에 의해 '양자 원격전송(quantum teleport ation)' 이론으로 정립되면서 과학 연구 영역으로 진입했다.
▲ 영화 점프의 주인공은 빌딩 숲에서 순식간에 피라미드로 이동할 수 있다. 과학자들은 영화의 상상력을 양자 원격전송으로 실현하고 있다. 빛 입자와 원자까지 원격전송에 성공했으나 사람을 순간이동시키는 것은 거의 불가능하다고 과학자들은 말한다.오스트리아의 안톤 자일링거(Zeilinger) 교수팀은 한 걸음 더 나아가 1997년 12월 '네이처'지에서 "최초로 빛 에너지를 전달하는 입자인 광자(photon)를 한 장소에서 다른 장소로 순식간에 원격 전송하는 데 성공했다"고 밝혔다.
엄밀히 말하면 양자 원격전송은 물질을 전송하는 게 아니라 그 물질에 대한 근본 정보인 '양자 정보'만 전송하는 것이다. 예를 들어 광자가 어떻게 회전하고 다른 광자와 어떤 상호작용을 하는지에 대한 정보를 전송한다. 즉 스타 트렉에 나오는 순간이동장치처럼 물질까지 해체해 보내는 것은 아니다.
따라서 서울에서 부산으로 양자 원격이동을 시킨다고 하면 일단 부산에 물질의 재료가 준비돼 있어야 한다. 양자 정보는 부산으로 전송된 뒤 그곳에 있는 재료로 원래 물질과 똑같은 복사본을 만드는 것이다. 이 점에서 영화 점퍼에서처럼 주인공이 한 장소에서 사라졌다가 동시에 다른 곳에 나타나는 것은 불가능하다.
◆사람 전송은 거의 불가능
2004년 미국표준연구원의 데이비드 와인랜드(Wineland) 박사팀은 '네이처'지에 발표한 논문에서 광자가 아닌 일반 원자인 베릴륨의 양자 정보를 원격 전송하는 데 성공했다고 발표했다. 이제 빛이 아니라 원자까지도 순식간에 다른 곳에 복사본을 만들 수 있게 된 것이다.
빛 전송도 진보하고 있다. 자일링거 교수는 빛에너지 입자인 광자 하나를 전송하는 데 성공했다. 2006년 영국 요크대와 일본 도쿄대 공동연구팀은 수많은 광자들로 구성된 레이저 빔을 순식간에 다른 장소로 원격 전송해냈다. 당시 연구팀은 2㎞까지 순간이동이 가능하다고 밝혔다.
그렇다면 사람은 언제쯤 순간이동이 가능할까. 사람의 몸은 약 10²?개의 원자로 이뤄져 있다. 이만큼 많은 원자의 정보를 제대로 측정하고 전송·재생하려면, 원자 하나하나의 위치, 에너지 상태 등을 고려해 1GB 용량의 하드디스크 10²²개가 필요하다. 차세대 메모리인 테라비트(1조비트)급 전송장치를 이용한다 해도 10¹?초, 즉 3억년 가량이 걸린다. 현재 과학기술 수준은 아직 사람을 원격 전송하기에는 턱없이 부족한 상황이다.
◆양자컴퓨터에도 이용 가능
양자 원격전송은 양자컴퓨터 개발에도 이용되고 있다. 컴퓨터는 전자가 있고 없음에 따라 0과 1로 나눠 정보를 처리한다. 반면 양자컴퓨터는 0, 1 외에 0과 1이 중첩돼 있는 정보도 처리할 수 있다. 이런 특성을 이용해 양자컴퓨터는 동시에 여러 연산을 처리할 수 있다.
때문에 수퍼컴퓨터로 수백 년 걸릴 연산을 수초에 해결할 수 있을 것으로 기대되고 있다. 또한 양자컴퓨터의 정보를 도중에 측정하면 원래의 정보상태와 달라지기 때문에 해킹도 불가능하다. 양자 원격전송은 양자컴퓨터에서 중요한 연산 정보를 처리할 때나 먼 곳으로 양자정보를 보낼 때 이용할 수 있을 것으로 기대되고 있다.