흐릿한 시간 화살 :

시간의 흐름이 생각보다 미리 정해지는 것이 적을 수 있다. #양자물리학의 경우 이론적 고려 사항으로 알 수 있듯이 사건의 시간적 순서를 정하지 않거나 심지어 역전시킬 수 있다.

사고 실험에서, 연구자들은 시간이 특정 조건하에서 #중첩과 얽힘과 같은 양자 물리적 현상에 영향을 받는다는 것을 보여준다.

▲ 사고 실험에서 알 수 있듯이 시간은 양자 물리 현상에 영향을받을 수도 있다. © Chakis Atelier / iStock

시간은 오직 한 방향 만 알고 있다 :

고전적인 가정으로 시간은 항상 앞으로 나아간다. #엔트로피는 우리 세계의 많은 인과적인 과정을 돌이킬 수 없기 때문에 깨진 유리는 다시 조립되지 않다. 그러나 #아인슈타인의 #일반상대성이론 이후, 우리는 큰 질량의 #중력효과가 시간을 늘릴 수 있다는 것을 알고 있다. 따라서 시계는 산 정상보다 계곡에서 약간 느리게 실행된다. 이는 측정 할 수 있는 것이다.

#양자물리학도 시간에 영향을 미치는가?

그러나 양자 물리학 영역에서 시간은 어떻게 작용할까?

이것은 고전 물리학의 규칙 중 일부는 상태의 중첩 또는 입자의 얽힘과 같은 낯선 현상을 허용한다는 외부 힘이 잘 알려져 있다. 그러한 현상이 시간의 흐름에 영향을 줄 수 있을까? 실제로 연구자들은 실험실 실험에서 양자 입자가 엔트로피와 시간 경과를 간단히 역전시킬 수 있음을 입증했다.

그러나 양자 프로세스가 시간에 따른 중력의 영향에 효과적일 수 있는 지 여부는 불분명하다. 이것이 바로 퀸즈랜드 대학의 막달레나 지치 (Magdalena Zych)와 그의 동료들이 사고실험에서 조사한 내용이다.

 "우리의 출발점은 중첩 상태에서 무거운 물체의 영향으로 시계가 어떻게 측정될 것인가에 대한 문제였다" 고 Zych는 설명했다. 예를 들어, 이런 물체의 거리가 중첩으로 정해지지 않았을 때, 동시에 시간 연장이 강해질까 약해질까? 그리고 시간이 흘러가는 동안의 결과, #시간연장의 결과에 종속될까?

▲ 행성과 같은 무거운 물체가 겹치면 어떻게 될까? 이것은 시간 확장과 우주선의 운명에 영향을 줄까? © Magdalena Zych, Igor Pikovski

우주에서 우주선 대결

연구원들은 이것을 사고 실험에서 조사했다. 그들이 고려하는 것은 다음과 같은 시나리오에 의해 설명될 수 있다. 우주에서 두 우주선이 사전 정의된 시간에 발사한다. 각각 다른 우주선의 공격이 발생한 시간을 정확히 알고 있으므로 이 시점에서 이탈한다. 그러나 이 우주선이 행성의 중력장으로 들어가면 중력이 현지 시간을 늘리고 우주선의 시계는 늦어진다. 결과적으로 우주선이 너무 늦게 빠져나가 파괴된다.

지금까지가 "고전적인" 시나리오다.

그러나 행성을 중첩 상태로 두면 어떻게 될까?

이론적으로 그는 가까이 있기도 하고 멀리 있기도 할 것이다. 이것은 또한 그로 인한 시간 연장이 동시에 강하고 약하다는 것을 의미한다. 따라서 시간 자체는 불확실한 중첩 상태에 있게된다. 두 우주선의 경우 이것이 의미하는 것은 다음과 같다. 사격과 회피의 과정이 뒤섞여서 이론적으로도 둘 다 동시에 폭발 할 수 있다.

중첩된 타임라인

그러나 이러한 양자 물리 시나리오가 시공간의 물리와 호환될까?

바로 Zych와 그녀의 팀이 이론적으로 계산 한 것이다.

놀라운 결과는, 실제로 물리 법칙은 양자 물리 현상이 시간에 미치는 영향을 허용한다.

연구원들이 보고한 바와 같이 시간은 겹치거나 얽히는 특성을 나타낼 수도 있다.

케임브리지에 있는 하버드-스미소니언 천체 물리학 센터의 공동 저자인 이고르 피코브스키 (Egor Pikovski)는 “사건의 순서는 양자 역학이 될 수 있다”고 설명한다. 이를 달성하기 위해 새로운 물리학이 필요하지 않다. 연구진은 "결과는 잘 확립된 일반 상대성 이론과 양자 역학에 기반을 두고있다"고 말했다. 사고 실험은 시공간의 맥락에서 양자 물리 현상도 가능하다는 것을 암시한다.

#양자컴퓨터를 위한 실용적인 의미

그러나 실제로는 중첩 및 얽힘은 미세 입자에서만 관찰 할 수 있다. 거시적인 물체의 경우, 이러한 양자 상태는 교란으로 인해 너무 빨리 붕괴된다. 실제 우주선의 경우, 사고 실험은 결코 이루어질 수 없을 것이다.

이것은 양자 컴퓨터의 경우와 다르다.

그들에게 새로운 발견은 완전히 새로운 산술 가능성을 가져올 수 있다고 연구자들이 설명한다. 양자수의 #컴퓨팅시퀀스를 사용하는 양자 컴퓨터는 고정 시퀀스에서 만 작동하는 장치를 능가 할 수 있기 때문이다.

(Nature Communications, 2019; doi : 10.1038 / s41467-019-11579-x)

Quelle: Universität Wien, Stevens Institute of Technology

[더사이언스플러스=편집국 김지연 기자]  

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