Will we ever be able to teleport? - Sajan Saini

번역: juhyeon park 검토: Won Jang

Is teleportation possible?

순간 이동이 가능할까요?

Could a baseball transform into something like a radio wave,

야구공이 마치 전파와 같은 형태로 변형된 후

travel through buildings,

건물 속을 통과하고

bounce around corners,

모퉁이를 돌아

and change back into a baseball?

야구공으로 다시 바뀌는 게 가능할까요?

Oddly enough, thanks to quantum mechanics, the answer might actually be yes.

말이 안되는 것 같지만, 양자역학 덕분에 이에 대한 대답은 ‘그렇다’ 입니다.

Sort of.

비슷하게는 가능해요.

Here's the trick.

비결을 알려드리죠.

The baseball itself couldn't be sent by radio,

야구공 그 자체는 전파로 보낼 수 없지만

but all the information about it could.

그 공에 대한 모든 정보는 보낼 수 있습니다.

In quantum physics, atoms and electrons

양자물리학에서 원자들과 전자들은

are interpreted as a collection of distinct properties,

눈에 띄는 여러 성질들의 조합으로 해석 됩니다.

for example, position,

예를 들면, 위치

운동량

momentum,

and intrinsic spin.

고유 스핀 같은 성질입니다.

The values of these properties configure the particle,

이러한 성질들에 대한 값이 입자들에 특성을 부여하고

giving it a quantum state identity.

양자상태의 특성을 결정합니다.

If two electrons have the same quantum state,

두 개의 전자가 같은 양자 상태를 갖고 있는 경우

they're identical.

그들은 동일하다고 여겨집니다.

In a literal sense, our baseball is defined by a collective quantum state

이런 맥락으로 보면 야구공은 공을 구성하는 많은 원자들이 이루는

resulting from its many atoms.

하나의 양자 상태로 정의될 수 있죠.

If this quantum state information could be read in Boston

만약, 이 양자 상태에 대한 정보를 보스턴에서 기록한 뒤에

and sent around the world,

전 세계로 보내면

atoms for the same chemical elements could have this information

동일한 원소를 이루는 원자들에 이 정보들을 입력하는 작업을

imprinted on them in Bangalore

방갈로르에서 한 다음에

and be carefully directed to assemble,

이 원자들을 조심스럽게 조립하면

becoming the exact same baseball.

완전하게 동일한 야구공을 만들 수도 있습니다.

There's a wrinkle though.

그런데 한 가지 문제가 있죠.

Quantum states aren't so easy to measure.

양자 상태는 측정하기가 쉽지 않습니다.

The uncertainty principle in quantum physics

양자물리학에서 언급되는 불안정성의 원리에 따르면

implies the position and momentum of a particle

어떤 입자의 위치와 운동량은

can't be measured at the same time.

동시에 측정할 수 없습니다.

The simplest way to measure the exact position of an electron

전자의 정확한 위치를 측정하는 가장 간단한 방법은

requires scattering a particle of light, a photon, from it,

광자라 불리는 빛의 입자를 전자에서 튀어나오게 한 다음

and collecting the light in a microscope.

현미경을 통해서 그 빛을 회수하는 것 입니다.

But that scattering changes the momentum of the electron in an unpredictable way.

하지만 광자를 튕겨내는 과정이 전자의 운동량을 예측 불가능하게 바꾸고

We lose all previous information about momentum.

이미 알고 있던 운동량 정보가 모두 손실되어 버립니다.

In a sense, quantum information is fragile.

이처럼, 양자 상태의 정보는 너무나 민감해서

Measuring the information changes it.

그 정보를 측정하는 것만으로도 정보가 바뀌어 버립니다.

So how can we transmit something

그렇다면 훼손시키지 않고는 읽을 수도 없는 것을

we're not permitted to fully read without destroying it?

어떻게 전송할 수 있을까요?

The answer can be found in the strange phenomena of quantum entanglement.

그 정답은 양자얽힘이라는 신기한 현상에서 찾을 수 있습니다.

Entanglement is an old mystery from the early days of quantum physics

양자얽힘은 양자물리학의 초창기부터 계속되어 온 오래된 미스테리로서

and it's still not entirely understood.

아직도 완전히 밝혀내지 못했습니다.

Entangling the spin of two electrons results in an influence

두 전자의 스핀을 얽히게 만들면

거리가 떨어져 있어도 서로 영향을 미칩니다.

that transcends distance.

Measuring the spin of the first electron

그 중 하나의 전자의 스핀을 측정하면

determines what spin will measure for the second,

나머지 한 전자의 스핀 또한 알 수 있게 됩니다.

whether the two particles are a mile or a light year apart.

이 두 전자가 1마일 떨어져 있든 1광년 떨어져 있든 상관없습니다.

Somehow, information about the first electron's quantum state,

데이터 큐빗이라고 불리는 첫 번째 전자의 양자 상태에 대한 정보는

called a qubit of data,

influences its partner without transmission across the intervening space.

공간 너머로의 전송 없이도 상대 전자에 영향을 줍니다.

Einstein and his colleagues called this strange communcation

아인슈타인과 그의 동료들은 이 신비로운 의사 소통을

spooky action at a distance.

원격에서 일어나는 소름 돋는 현상이라고 불렀습니다.

While it does seem that entanglement between two particles

두 입자 간의 얽힘 현상으로

helps transfer a qubit instantaneously across the space between them,

둘 사이의 공간 너머로 큐빗을 순식간에 전송할 수 있을 것 같지만

there's a catch.

여기에는 문제가 있습니다.

This interaction must begin locally.

이러한 상호작용은 가까이에서 시작되어야 한다는 것이지요.

The two electrons must be entangled in close proximity

두 개의 전자들이 가까이에서 먼저 얽혀 있어야만

before one of them is transported to a new site.

둘 중 한 전자를 새로운 장소로 이동시킬 수 있습니다.

By itself, quantum entanglement isn't teleportation.

양자얽힘 자체만으로는 순간이동을 완성하기에 부족하죠.

To complete the teleport,

순간이동을 완성하려면

we need a digital message to help interpret the qubit at the receiving end.

수신 장소에서의 큐빗 해석에 필요한 디지털 데이터가 필요합니다.

Two bits of data created by measuring the first particle.

바로 첫 번째 입자를 측정 할 때 만들어진 2 비트의 데이터입니다.

These digital bits must be transmitted by a classical channel

이러한 디지털 비트는 기존의 전통적인 매체를 통해서 전달되는데

that's limited by the speed of light, radio, microwaves, or perhaps fiberoptics.

이 때에는 빛, 전파, 전자파 혹은 광섬유에 의한 속도적 제약이 생깁니다.

When we measure a particle for this digital message,

이런 디지털 데이터를 얻기 위해서 어떤 입자를 측정하려 되면

we destroy its quantum information,

그 입자의 양자 정보는 파괴됩니다.

which means the baseball must disappear from Boston

따라서 보스톤에서 야구공이 사라져야만

for it to teleport to Bangalore.

방갈로르로 순간이동할 수 있지요.

Thanks to the uncertainty principle,

불확정성의 원리 덕분에

teleportation transfers the information about the baseball

순간이동으로 야구공에 대한 정보를 다른 도시로 전달할 수는 있지만

between the two cities and never duplicates it.

그것을 복제하는 것은 불가능합니다.

So in principle, we could teleport objects, even people,

따라서 이론적으로는 물체나 심지어 사람을 순간 이동시킬 수 있지만

but at present, it seems unlikely we can measure the quantum states

현재로서는 큰 물체를 구성하는 수억 조 개 이상의 원자들의

of the trillion trillion or more atoms in large objects

양자상태를 측정하는것은 불가능해 보이며

and then recreate them elsewhere.

다른 곳에서 그 물체를 재구성하는것도 힘듭니다.

The complexity of this task and the energy needed is astronomical.

이 작업에 들어가는 에너지와 그 복잡성은 천문학적입니다.

For now, we can reliably teleport single electrons and atoms,

현재 우리는 단 하나의 전자와 원자를 안정적으로 순간이동시킬 수 있으며

which may lead to super-secured data encryption

덕분에 미래의 양자컴퓨터들은

for future quantum computers.

극도로 안전하게 데이터를 암호화시킬 수 있을 것 입니다.

The philosophical implications of quantum teleportation are subtle.

양자 순간이동의 철학적인 의미는 미묘합니다.

A teleported object doesn't exactly transport across space

순간이동된 물체는

공간 너머로 유형의 물질이 실제로 이동하는 것이 아니고

like tangible matter,

nor does it exactly transmit across space, like intangible information.

무형의 정보가 공간을 너머 전송되는 것도 아닙니다.

It seems to do a little of both.

이 둘의 중간이라고 할 수 있죠.

Quantum physics gives us a strange new vision

양자 물리학은 우리에게 새로운 시각을 제시하여

for all the matter in our universe as collections of fragile information.

우주를 하나의 취약한 정보들의 덩어리로 보게 합니다.

And quantum teleportation reveals new ways to influence this fragility.

그리고 양자이동은 이런 취약성에 영향을 주는 새로운 방법을 제시합니다.

And remember, never say never.

그리고 기억해두세요, 절대 불가능은 없습니다.

In a little over a century,

100년이 조금 넘는 시간 동안

mankind has advanced from an uncertain new understanding

인류는 원자 단위에서 전자의 움직임을

of the behavior of electrons at the atomic scale

새롭게 이해하는 것에서 출발하여

to reliably teleporting them across a room.

다른 곳으로 전자를 안정적으로 순간이동 시키는 데까지 발전했습니다.

What new technical mastery of such phenomena

1,000년 혹은 10,000년 후에는

might we have in 1,000, or even 10,000 years?

이런 현상들에 대해서 어떤 새로운 기술을 알게 될까요?

Only time and space will tell.

오직 시간과 공간만 알겠지요.