'과거'를 25% 확률로 바꾸는 역방향 시간여행 시뮬레이션에 케임브리지대 연구팀 성공

'과거'를 25% 확률로 바꾸는 역방향 시간여행 시뮬레이션에 케임브리지대 연구팀 성공

영국 케임브리지대 연구팀이 '양자 엉킴'이라고 불리는 현상을 이용함으로써 양자역학 세계에서 25%의 확률로 과거에 일어났던 사건을 미래에서 바꿀 수 있는 시뮬레이션에 성공했다고 밝혔습니다.

「양자얽힘」이란, 양자역학의 분야에서, 양자의 특이적인 성질에 의해서 고전역학으로는 설명할 수 없는 「현실에서는 일어날 수 없는 강한 상관관계」를 가리킵니다. 양자얽힘에서는, 현실세계와 같이 「어떤 사건의 원인이 최종적인 결과를 이끈다」 는 것 뿐만 아니라 「사건의 결과가 그 원인에 간섭한다」라고 하는 상식으로는 생각할 수 없는 움직임을 보이는 경우가 있다고 합니다. 외신 더 데브리프는 양자얽힘에 대해 "양자 입자의 어떤 기본 성질이 둘 이상의 입자로 공유되어 있을 경우 하나의 입자로 그 성질을 변화시키면 다른 입자에서도 비슷한 변화가 일어나는 현상"이라고 풀이했습니다.

이번에 케임브리지대 니콜 할펀 등 연구팀은 두 입자의 얽힘을 시뮬레이션해 양자얽힘이 갖는 모호성에 대해 검토했습니다.

연구팀의 시뮬레이션 결과 아래 이미지와 같은 양자얽힘 회로가 형성되었습니다. 연구팀에 따르면 초기 단계인 'T1' 시점에서의 한 양자는 당초 평소처럼 미래를 향해 나아갑니다. 그러나 어느 시점 'T2'에서 갑자기 과거를 향해 나아가기 시작했고, 이후 'T3' 'T4'에서는 T1 시점을 향해 다시 미래를 향해 나아갑니다. T1 시점을 넘어선 양자는 이후에도 미래로 갈 것이라는 것입니다.

연구팀의 데이비드 슈클은 "우리 연구팀은 이 회로를 사용하여 과거에 일어났던 액션을 소급적으로 변화시켜 최종 결과가 원하는 대로 되도록 하는 시뮬레이션을 수행했습니다"라고 말했습니다. 최종적으로 연구팀은 약 25%의 확률로 미래에 실시한 관측에 의해 과거의 측정 결과를 변경시키는 과거를 재작성하는 것에 성공했습니다. 따라서 연구팀은 과거에 일어난 일을 미래에서 변경하는 것은 물리학 법칙을 위반하지 않는다고 결론 내렸습니다.

슈클은 이 결과에 대해 선물을 보내는 사례로 해설하고 있습니다. 슈클은 「어떤 사람에게 선물을 보내고 싶지만, 상대의 수중에 도착하려면 3일 걸리는 경우, 확실히 3일 후에 전달하기 위해서는 반드시 1일째에 발송해야 합니다. 

 

그렇기 때문에 상대방이 원하는 것의 목록을 둘째 날 공개하면 보낸 선물이 정말 상대방이 원하는 물건이 아니더라도 변경할 수 없습니다. 그러나, 이번과 같은 양자 얽힘의 구조를 이용하면, 계산상, 약 25%의 확률로 이미 송부했을 선물의 내용을 변경할 수 있게 됩니다」라고 말하고 있습니다.

또, 슈클은 「이번 결과는 어디까지나 시뮬레이션에 의해서 얻어진 결과이기 때문에, 시스템을 다시 만드는 것으로, 시간여행에 관한 시뮬레이션의 성공확률을  더 상승시키는 것에 도움이 될 수 있습니다」라고 말합니다.

한편 연구팀은 이번 결과에 대해 단순한 이론상의 결과이기 때문에 SF 작품과 같은 시간여행은 어렵다고 말했습니다. 
슈클은 "우리 연구팀은 타임머신의 개발을 하고 있는 것이 아니라, 양자역학의 기초를 깊게 파고 있는 것입니다. 이번 시뮬레이션처럼 과거의 일을 실제로 바꾸기는 어렵지만 과거의 문제를 지금 바로 수정함으로써 더 나은 미래를 상상할 수 있을 것입니다."라고 말했습니다

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Phys. Rev. Lett. 131, 150202 (2023) - Nonclassical Advantage in Metrology Established via Quantum Simulations of Hypothetical Closed Timelike Curves
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.131.150202

Scientists Successfully Simulate Backward Time Travel with a 25% Chance of Actually Changing the Past - The Debrief
https://thedebrief.org/scientists-successfully-simulate-backward-time-travel-with-a-25-chance-of-actually-changing-the-past/

Scientists Successfully Simulate Backward Time Travel with a 25% Chance of Actually Changing the Past - The Debrief