사상 최초로 순간이동을 성공시킨 사람들

리처드 파인먼은 양자역학 강의를 학생들에게 진행하며 아주 유명한 한마디를 합니다.
"내가 여러분에게 말할 내용은 여러분은 결코 이해하지 못할 것이다.
왜냐하면 나 자신도 이해하지 못하기 때문이다.
그러니까 여러분도 자연 자체가 터무니없는 존재라는 것을 받아들이는 것이 좋을 것이다."
만약에 순간이동이 정말 가능하다면 미시적인 세계에서는 그야말로 대박이 날 것이며 거시적인 세계에서는 교통의 혁명과 함께 윤리적인 문제도 대두될 뜨거운 화 두니 까요.
그리고 이를 이해하기 위해서는 먼저 `양자 얽힘`이라는 현상을 알아야 합니다.
예를 들어 양자적으로 얽힌 두 입자가 있습니다.
한 입자의 정보를 바꾸는 동시에 그 즉시 시간과 공간을 초월하여 나머지 입자에 그 정보가 전달됩니다.
얽힌 입자가 많다는 건 그만큼 정보를 더 많이 전달할 수 있다는 가능성을 시사합니다.
여러분이 기억해주셔야 할 것은 양자적으로 얽힌다는 건 정보를 그 즉시, 지연 없이 보내버릴 수 있다는 사실입니다.

세상의 모든 것은 빛 본다는 느립니다.
그리고 모든 정보는 delay가 존재합니다.
번개가 쳤습니다.
이 번개의 모습에 대한 정보는 빛의 속도로 날아오겠죠.
빛의 속도는 초속 30만 km니까 만약에 이 번개가 300만 km 떨어진 곳에서 쳤다면 번개가 쳤다는 정보는 10초 뒤에 전달됩니다.
번개의 `소리`에 대한 정보는 그보다 훨씬 더 늦게 전달되겠죠.
왜냐면 소리의 속도는 초속 300m 정도니깐요.
그런데 양자 얽힘은 하나의 입자의 속성이 바뀌는 그 즉시 다른 입자의 정보도 바뀝니다.
그러나 우리는 그 결과를 알기 위해서 "내가 가진 입자의 정보가 바뀌었어!" 하고 멀리 떨어진 사람한테 내 입장의 속성이 바뀌었다는 정보를 빛을 통해 전달해줘야 합니다.
내가 가진 입자의 정보가 빛을 통해 날아가서 멀리 떨어진 사람에게 도착하기까지 내가 가진 입자의 속성이 바뀌었다는 걸 알 수 없으므로 빛보다 더 빨리 정보를 전달할 수는 없습니다.
그러나 즉각적으로 이런 정보들이 전달된다는 사실은 아주 놀랍죠.
그러면 왜? 대체 왜!?
이런 현상들이 발생하는 걸까요? 몰라요. 아무도 모릅니다.
아인슈타인은 한마디로 말했습니다.
"Spooky action at a distance."

2013년 양자 얽힘의 대가 프린스턴의 `후 안 말다 세나`와 스탠퍼드의 `레너드 서비스 키는`는 서로 양자적으로 얽혀있는 두 입자는 작은 웜홀로 연결되어 있다는 주장을 한 적 있습니다.
즉 현재 가장 현실적인 순간이동 방법은 지금 제가 입장 하나를 가지고 있을 때 제가 가지고 있는 입자와 얽힌 입자를 저 멀리 형성시키는 겁니다.
도쿄대의 `후루카와 아키라` 교수 연구팀은 순간이동의 대가인데요.
양자 하나의 순간이동을 세계 최초로 성공시켰습니다.
양자 순간이동은 미래 기술을 위해서 아주 중요합니다.
여러분! 미래에는 순간이동이 핵심기술 중 하나로 떠오를 겁니다.
양자 의사소통이라던가 양자 컴퓨팅에 필수적으로 쓰이는 기술이 바로 양자 순간이동입니다.
1998년 후루카와 교수는 이미 양자 순간이동을 성공시킨 바 있고 이를 `SCIENCE`에 발표한 적 있지만, 정보를 전달하기에는 무리가 있었습니다.
왜냐면 정보가 전달되는 속도가 너무 느리거나 전달 중에 손실 됐거든요.
그런데 후루카와 연구팀은 2012년 `SCIENCE`에 빛의 파동을 순간이동시켰고 정보의 손실 없이 전달하는 것에 성공합니다.
입자를 순간이동시키는데 엄청나게 많은 장치가 필요합니다.
또한 2013년 후루카와 연구팀은 양자 컴퓨터에 사용되는 `양자비트`라는 걸 전송하는 데 성공했습니다.

현재의 컴퓨터는 0과 1을 표현할 수 있는 비트로 구성되지만 양자 컴퓨터는 0일 수도 있고 동시에 1일 수도 있는 `양자비트`를 통해 구성됩니다.
그리고 이런 기술들이 지금보다 효율적이고 낮은 가격대에 또 손쉽게 소형화가 가능하다면 현재의 슈퍼컴퓨터가 1만 년이 걸릴 일을 미래의 가정용 컴퓨터는 수 초 만에 풀어버릴 겁니다.
컴퓨터의 처리능력은 기하급수적으로 증가해 버릴 겁니다.
체감될 수 있게 조금 논리적인 오류를 범해서 비유하자면 우리가 가상세계에 들어가서 무기를 들고 막 싸우는 게임을 하기 위해서는 현재의 컴퓨터의 속도가 너무 느립니다.
양자컴퓨터의 세계에서는 처리 속도가 충분해요.
구글은 작년에 시키어 모어라는 칩을 공개하여 기존의 슈퍼컴퓨터가 1만 년이 걸릴 일을 200초 만에 해결하는 데 성공했죠.
그러나 앞에서 말했듯 아직 효율이나 cost가 좋지는 않습니다.
아주 작은 양자들은 상당히 불안정하며 약간의 신호에도 균형이 깨지기 때문입니다.

그렇다면 순간이동의 기본적인 원리는 무엇인가?
제가 입장 A를 전송하고 싶습니다.
하지만 양자역학의 기본 원리에 의해 제가 입장 A의 정보를 보려고 하는 그 순간 입자 A는 자신의 정보를 감춰버릴 겁니다.
그러면 어떻게 입자 A를 보내버릴 수 있을까요?
입자 A가 무슨 정보를 가졌는지도 모르는데요.
여기서 저는 입자 B를 가지고 있고 여러분은 입장 C를 가지고 있다고 합시다.
그런데 여기서 내가 보내려고 하는 입자 A와 내가 가지고 있는 입자 B의 관계를 한번 알아봅니다.
이걸 보는 그 순간 입자들은 교란되지만 제가 가지고 있는 입자 B는 여러분이 가지고 있는 입자 C와 얽혀있다고 했죠?
따라서 A와 B의 관계를 확인함으로써 A와 C의 관계도 알 수 있게 됩니다.
상당히 복잡하죠?
한마디로 말해서 제가 가진 입자와 전송하고자 하는 입자를 동시에 관측하여 관측으로 인한 교란이 멀리 떨어져 있는 입자에 전달되게 만드는 겁니다.
이렇게 여러 루트를 거쳐서 정보를 전달해야 하므로 양자 순간이동 장치가 이렇게 복잡한 겁니다.

그런데 여기서 여러분은 위화감을 느끼셔야 했습니다.
지금까지 제가 말한 순간이동은 입자의 정보를 복사한 겁니다. 그렇죠??
입자 A의 정보를 입자 C가 복사한 것과 같죠.
이게 아주 작은 입자들 사이에선 괜찮은데 사람 크기가 되면 대혼란이 발생하게 됩니다.
현재까지 고려된 모든 순간이동은 복제품을 만드는 것이니까요.
예를 들어보죠. 저를 순간이동시키려면 저를 구성하고 있는 입자들을 모두, 하나하나, 전부 양자 순간이동시켜야 합니다.
즉, 완전히 같은 `나`를 전송시켜야 하는데 그러면 이 세계에 저는 두 명이 존재하게 됩니다.
두 명의 저 중 누가 진짜일까요?
제가 가지고 있는 모든 생각, 행동, 습관 모두! 저를 구성하고 있는 입자들에 의해 이루어집니다.
사랑조차도 호르몬이며 호르몬도 입자들의 움직임에 의해 발생합니다.
우리는 아주 정교한 설계도로 만들어졌을 뿐입니다.
만약에 영혼이란 게 없다면 복제된 저와 원본인 저 두 명 다 자유의지를 가지고 있을 겁니다.
그런데 인간의 몸을 구성하고 있는 약 10의 27 제곱 개의 입자들을 순간이동 시키려면 얼마나 장치가 거대하고 복잡해지겠습니까?
다행히도 아직은 10의 27제곱 개의 입자들을 순간이동시키는 방법은 개발되지 않았습니다.
그러나 모종의 속임수라던가 기발한 방법을 통해서 연구진이 현재 사용하고 있는 복잡한 기계 장치들이 아니라 비교적 간단하게 전송하는 아이디어가 개발된다면 지금까지 제가 말한 것들은 모두 현실이 될 겁니다.

여러분 인간을 3d 프린트로 복제해버리는 세상 궁금하십니까? 아니면 두려우십니까
1997년 `안톤 자일 링거`가 이끄는 연구팀과 1998년 후루카와 교수가 이끈 연구팀이 최초로 순간이동을 성공시켰고 지금도 연구가 이루어지고 있어요.
이른 시일 내에 이루어지지는 않을 겁니다.
경제적으로 비합리적일 수도 있어요.
그냥 비행기 타고 날아가는 게 나을 수도 있어요.
그러나 항상 합리적인 게 `옳은` 것은 아닙니다.
물론 누군가는 비합리적인 사고방식이 전혀 경제적이지 못하고 멍청하다고 또한 과학이 합리적인 이야기를 해주지 못하고 마치 뜬구름 잡는 순간이동 같은 이야기나 하고 있다고 종교랑 똑같다고 하시는 분도 있겠죠.
실제로 있었고요. 몇백 년 뒤 혹은 불가능할지도 모르는 비합리적인 이야기, 만화 같은 이야기를 헛소리해?라고
제가 과장하고 있다고 비판하시는 분도 분명 있을 겁니다.
사실 그래서 과학 하는 분들이 돈을 많이 못 버는 걸지도 몰라요.
의외로 우수한 과학성과는 내는 분 중에서는 고집이 드세고 비합리적이신 분들이 좀 있거든요.
또 제 잘난 맛에 사는 이상한 사람들도 좀 있습니다.
파인먼이나 튜링도 그랬고요.

그런데 그거 아십니까?
비합리적이라고 무시당하던 사람들의 비합리적인 아이디어가 결국 세상을 바꿨습니다.
비합리적이라고 하지만 합리적인 사건은 예를 들어 과학자는 아니지만, 우리나라에서도 과거 조선시대에 조정이 왜군들을 치라고 이순신을 압박했지만, 이순신은 무시했고 당시 조정해서는 왜군을 당장 치는 게 합리적이라고 판단했어요.
조정에 있어 당시 이순신 장군은 비합리적인 멍청한 인간이었겠죠.
당장 근현대에 와서도 제가 맨날 언급하는 아인슈타인이 아니라 아인슈타인
말년에 `양말이나 거꾸로 신고 다니는 뒷방 늙은이` 취급받았었어요.
`모든 힘의 통일` 같은 이상한 거나 한다고.
근데 지금은 그게 물리학의 숙원이 됐죠?
현재 성공을 거둔 많은 사람이 비합리적인 멍청이 취급을 받곤 했어요.
아일랜드 작가인 `조지 버나드 쇼`는 말했죠.
"합리적인 사람은 세상에 자신을 맞춘다. 그러나 비합리적인 사람은 세상에 자신을 맞추지 않는다."
그러므로 "모든 진보는 비합리적인 사람에 의해 이루어진다."