'초양자 얽힘'을 실현

원자의 두 성질이 동시에 '양자 얽힘' 상태가 되었다고 한다.

원자에게는 '스핀'이라는 자전과 비슷한 성질이 있으며, 스핀에는 상향(上向)과 하향(下向)의 두 방향이 있다. 또 원자에는 '양자 얽힘'이라는 기묘한 성질이 있다. 떨어진 장소에 두 원자가 있을 때 한쪽의 스핀이 상향이라고 정해지면 다른 쪽의 스핀 방향은 하향으로 정해진다. 이처럼 두 원자가 강하게 결합된 상태가 양자 얽힘이다. 원자에서는 스핀 등의 한 성질에서 양자 얽힘 상태를 만들 었지만, 동시에 여러 성질에서 양자 얽힘을 만들 수는 없었다.

미국 캘리포니아 공과대학교의 엔드레스(Manuel Endres) 박사 연구팀은 스트론튬 원자를 사용해 2가지 성질이 동시에 양자 얽힘 상태가 되는 '초양자 얽힘'을 만들었다. 연구팀은 레이저광을 원자 집단에 조사하여 6000개 이상의 원자를 개별로 조작하는 기술을 개발했다. 원자의 운동을 억제하고 레이저광으로 두 원자에 동시에 진동을 가했더니 원자가 같은 속도로 정반대 방향으로 진동해 원자가 운동에 관해 양자 얽힘 상태가 되었다. 그리고 다시 레이저광을 조작함으로써 스핀에 관해서도 양자 얽힘을 실현했다. 양자 컴퓨터는 양자 얽힘 상태에 있는 '양자 비트'가 정보의 기본 단위이다. 초양자 얽힘을 사용하면 양자 비트의 정보량을 배로 증가시킬 수 있을 것이라고 연구팀은 말했다.

출전: Science. 2025년 5월 22일

출처: 뉴턴 2025-09