한양대학교 과학기술융합대학 응용물리학과 권영헌 교수연구팀이 고전적 선택이 양자정보적 성질에 영향을 끼칠 수 있음을 최초로 발견했다고 지난 25일 밝혔다. 

이번 연구는 눈에 보이지 않는 양자 세계에서만 나타나는 현상들이 양자암호나 양자컴퓨터 등의 힌트로 작용하는 것에 대한 이해를 도울 것으로 기대된다. 

양자 세계는 양자물리학에 의해 지배를 받는 세계로, 양자역학적 현상이 일어나는 물리계이다. 이 물리계를 어떤 고전적 확률로 준비하느냐에 따라 특별한 상황(얽힘없는 비국소성)이 나타날지 결정할 수 있다. 

'얽힘 없는 비국소성'은 얽힘이 없는 특정 양자상태들에 대하여 두 사람이 떨어져 있지만 모든 고전적 통신수단을 동원하여 그 양자상태가 무엇인지를 알아맞히는 경우와 그 양자상태가 무엇인지 두 사람이 한 자리에서 알아맞히는 경우가 동일하지 않은 경우를 뜻한다.

기존에는 '얽힘 없는 비국소성'을 제공하는 양자상태들을 다른 확률로 준비하는 연구기법이 없었다. 연구팀은 이 상황을 제공하는 세 가지 종류의 새로운 양자상태들을 고안했다. 또한, 양자상태를 이용하는 양자통신 등에서 고전적 정보의 선택에 따라 정보전달의 효율성이나 보안성 등이 좌우될 수 있다는 것을 처음으로 밝혔다.

권영헌 교수는 "이번 연구를 통해 양자상태를 준비하는 방식(양자상태들에 대한 고전적 확률)에 따라서도 양자 세계의 성질(얽힘 없는 비국소성)이 결정된다는 사실을 알아냈다"라고 이야기했다. 덧붙여, "고전적 확률이 미세하게 변하면 양자 세계의 성질도 달라질 수 있다"라고 말했다. 

이번 연구는 교육부와 한국연구재단이 추진하는 기본연구지원사업과 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 양자컴퓨팅 기술개발사업의 지원으로 수행되었다. 연구결과는 양자정보 분야 국제학술지 '엔피제이 퀀텀 인포메이션(npj Quantum Information)'에 게재되었다.