Einstein's brilliant mistake: Entangled states - Chad Orzel

아인슈타인의 찬란한 실수: 엉킨 상태 |체드 오르젤(Chad Orzel)

번역: Jeong-Lan Kinser 검토: Sunduk Wang

Albert Einstein played a key role in launching quantum mechanics

알버트 아인슈타인은 양자역학을 착수하는 핵심적인 역할을 했죠.

through his theory of the photoelectric effect

광전자 효과라는 그의 이론을 통해서 말이죠.

but remained deeply bothered by its philosophical implications.

하지만 그는 그 철학적 암시로 상당히 곤혹스러워 했습니다.

And though most of us still remember him for deriving E=MC^2,

또 우리 대부분은 그를 E=MC^2를 추론한 것으로 기억하지만

his last great contribution to physics was actually a 1935 paper,

물리학에 그의 마지막으로 기여한것은 사실 1935년에 쓴 논문인데,

coauthored with his young colleagues Boris Podolsky and Nathan Rosen.

그의 젊은 동료 보리스 포도스키와 나산 로젠와 공동 집필했습니다.

Regarded as an odd philosophical footnote well into the 1980s,

1980년대 까지도 이상한 철학적인 주석으로써 간주되는

this EPR paper has recently become central to a new understanding of quantum physics,

이 EPR논문은 최근에 양자 물리학의 새로운 이해에 중심역할을 했는데,

with its description of a strange phenomenon

이상한 현상의 묘사로써

now known as entangled states.

이제는 엉킨 상태로써 알려져 있습니다.

The paper begins by considering a source that spits out pairs of particles,

논문은 두개의 측정가능한 구성요소의 분자쌍을 밀어내는 원천을

each with two measurable properties.

고려하는 것으로 시작합니다.

Each of these measurements has two possible results

이 측정의 각각은 동등한 가능성의 두가지 결과를 가집니다.

of equal probability.

Let's say zero or one for the first property,

0 이나 1은 첫번째 구성요소에 대한 것이고

and A or B for the second.

A 나 B는 초에 대한 것이라고 가정합시다.

Once a measurement is performed,

일단 측정이 수행되면,

subsequent measurements of the same property in the same particle

같은 분자내의 같은 구성요소의 바로 이어진 측정은

will yield the same result.

같은 결과를 초래합니다.

The strange implication of this scenario

이 각본의 이상한 암시는

is not only that the state of a single particle

하나의 분자의 상태가

is indeterminate until it's measured,

그것이 측정될 때까지 결정되지 않을 뿐 아니라,

but that the measurement then determines the state.

그 측정이 그 상태를 결정하게 됩니다.

What's more, the measurements affect each other.

더우기, 그 측정은 서로에게 영향을 줍니다.

If you measure a particle as being in state 1,

만일 당신이 1 의 상태로써 하나의 분자를 측정하고,

and follow it up with the second type of measurement,

두번째 종류의 것으로 연이어서 측정한다면,

you'll have a 50% chance of getting either A or B,

A 또는 B를 얻을 확률은 50%이지만

but if you then repeat the first measurement,

그 다음에 첫번째 측정을 반복한다면,

you'll have a a 50% chance of getting zero

당신이 0를 얻을 확률은 50%입니다.

even though the particle had already been measured at one.

그 분자가 이미 1 에서 측정이 되었을지라도 말이죠.

So switching the property being measured scrambles the original result,

그래서 측정되는 구성요소를 바꾸는 것은 원래의 결과의 위치를 바꾸어,

allowing for a new, random value.

새롭고, 무작위적인 가치를 허용합니다.

Things get even stranger when you look at both particles.

두개의 분자를 함께 보면 결과는 더 이상해 집니다.

Each of the particles will produce random results,

각 분자는 무작위적인 결과를 나타내겠지만,

but if you compare the two,

만일 그 두개를 비교해 보면,

you will find that they are always perfectly correlated.

당신은 그것들이 항상 완전하게 상호 연관되어 있다는 걸 발견할 겁니다.

For example, if both particles are measured at zero,

예를들어, 만일 두 분자들이 0 에서 측정되었다면,

the relationship will always hold.

그 관계는 항상 밀착할 것입니다.

The states of the two are entangled.

그 두개의 상태는 서로 엉킵니다.

Measuring one will tell you the other with absolute certainty.

하나를 측정하는 것은 다른 하나를 절대적인 확실함으로 알려줍니다.

But this entanglement seems to defy Einstein's famous theory of relativity

하지만 이 엉킴은 아인슈타인의 유명한 상대성의 원리를 반박하는 것 같습니다.

because there is nothing to limit the distance between particles.

왜냐하면 분자 사이의 거리를 제한하는 것은 아무것도 없으니까요.

If you measure one in New York at noon,

만일 뉴욕시각으로 정오에 하나를 측정하고,

and the other in San Francisco a nanosecond later,

나노1초후에 다른 하나를 샌프란시스코에서 측정한다면,

they still give exactly the same result.

그것들은 여전히 완전히 같은 결과값을 낼 것입니다.

But if the measurement does determine the value,

하지만 만일 그 측정이 그 가치를 결정한다면,

then this would require one particle sending some sort of signal to the other

그 다음에 이것은 하나의 분자가 다른 분자에게 신호같은 것을

at 13,000,000 times the speed of light,

광속의 1300만 배로 보내져야 할 필요가 있는데,

which according to relativity, is impossible.

상대성원리에 의하면, 그건 불가능하죠.

For this reason, Einstein dismissed entanglement as "spuckafte ferwirklung,"

이러한 이유로, 아인슈타인은 엉킴을 "spuckafte ferwirklung,"

or spooky action at a distance.

또는 장거리에서의 무시무시한 행위라고 일축해 버렸습니다.

He decided that quantum mechanics must be incomplete,

그는 양자역학이 완전하지 않은 이론이라고,

a mere approximation of a deeper reality in which both particles

두개의 분자에서 더 깊은 현실의 단순한 근접은

미리 정해진 상태가 우리에게 숨겨져 있다고 판단했습니다.

have predetermined states that are hidden from us.

Supporters of orthodox quantum theory lead by Niels Bohr

닐스 보어에 의해 이끌어진 양자이론의 정설파의 지원자들은

maintained that quantum states really are fundamentally indeterminate,

양자 상태가 실제로는 근본적으로 정해져 있지 않고

and entanglement allows the state of one particle

엉킴이 하나의 분자가 그 장거리 파트너의 상태에 의존하도록

to depend on that of its distant partner.

허용한다는 의견을 지속적으로 주장합니다.

For 30 years, physics remained at an impasse,

30년동안, 물리학은 곤경에 처해있는 상태를 유지했는데,

until John Bell figured out that the key to testing the EPR argument

그것은 존 벨이 EPR 테스트의 핵심이 두개의 분자에서 다른 측정을 하는 것과

was to look at cases involving different measurements on the two particles.

연관된 사례들을 살펴봐야 한다는 것을 알아냈을 때까지 계속되었습니다.

The local hidden variable theories favored by Einstein, Podolsky and Rosen,

아인슈타인, 포돌스키와 로젠이 선호했던 국부적으로 숨겨진 변수 원리는

strictly limited how often you could get results like 1A or B0

1 A 또는 B 0와 같은 결과를 얼마나 얻게 될지 엄격하게 한정시키는데,

because the outcomes would have to be defined in advanced.

그것은 결과가 사전에 결정되어야만 하기 때문입니다.

Bell showed that the purely quantum approach,

벨은 순수한 양자접근을 보여주었는데,

where the state is truly indeterminate until measured,

그것은 상태가 측정이 될 때까지 정말 측정되지 않는 것은

has different limits and predicts mixed measurement results

미리 결정하는 각본이 불가능한 다른 한계를 나타내게 되고

that are impossible in the predetermined scenario.

혼합된 측정결과를 예측하는 것입니다.

Once Bell had worked out how to test the EPR argument,

일단 벨이 EPR논쟁을 시험하는 방법을 알게 되자

physicists went out and did it.

물리학자들이 나가서 시험을 했습니다.

Beginning with John Clauster in the 70s and Alain Aspect in the early 80s,

70년대에 존 클라우저를 시작으로 80년대 초기에 알렌 에스페,

dozens of experiments have tested the EPR prediction,

수십개의 실험이 EPR예측을 시험했고,

and all have found the same thing:

모두 같은 결과를 발견했습니다:

quantum mechanics is correct.

양자 역학이 옳다.

The correlations between the indeterminate states of entangled particles are real

엉킨 분자들의 미결정상태의 상관관계는 사실이며

and cannot be explained by any deeper variable.

어떤 더 깊은 변수로도 설명될 수 없다.

The EPR paper turned out to be wrong but brilliantly so.

EPR논문은 틀린것으로 판명이 났지만, 훌륭하게 틀린것이었죠.

By leading physicists to think deeply about the foundations of quantum physics,

양자 물리학의 토대에 관해서 심사숙고하도록 물리학자를 이끌어

it led to further elaboration of the theory

EPR논문은 그 이론을 심화적으로 상술하도록 이끌었고,

and helped launch research into subjects like quantum information,

양자정보같은 연구인, 이제는 그 잠재력으로 번성하는 영역으로

now a thriving field with the potential to develop computers of unparalleled power.

견줄 수 없는 힘의 컴퓨터를 개발할 수 있는 연구를 착수하도록 이끌었죠.

Unfortunately, the randomness of the measured results

불행하게도, 측정된 결과의 무작위성은

prevents science fiction scenarios,

엉킨 분자들을 이용하여 빛보다 더 빠르게 보내는 것과 같은

like using entangled particles to send messages faster than light.

과학 소설의 각본을 방해합니다.

So relativity is safe, for now.

그러니, 상대성 원리는 현재로서는 안전합니다.

But the quantum universe is far stranger than Einstein wanted to believe.

하지만 양자 우주는 아인슈타인이 믿고 싶어했던 것보다 훨씬 이상합니다.