양자 시스템은 동시에 기억하고 잊어버릴 수 있다는 사실을 과학자들이 발견했습니다.

고전 물리학에서 기억의 개념은 간단합니다. 향후 동작이 현재 상태에만 의존하는 경우 시스템은 메모리가 없는 것으로 간주됩니다. 과거 상태가 다음에 일어날 일에 계속 영향을 미치는 경우 시스템에 메모리가 있다고 합니다.

양자 물리학은 훨씬 덜 명확합니다. 양자 시스템은 고전적인 대응 방법이 없는 방식으로 정보를 저장하고 전송할 수 있으며 측정 자체는 이러한 시스템이 어떻게 발전하는지에 중요한 역할을 합니다. 이 때문에 양자역학에서 메모리를 정의하는 것은 여전히 ​​어려운 과제로 남아 있습니다.

양자 시스템의 메모리 재고

에 발표된 연구에서 PRX 퀀텀핀란드 투르쿠 대학, 이탈리아 밀라노 대학, 폴란드 토룬의 니콜라우스 코페르니쿠스 대학의 연구자들은 그 의미를 더 잘 이해하기 위해 양자 시스템에서 기억의 개념을 재검토했습니다.

“우리의 연구는 기억이 단일 개념이 아니라 시스템의 진화가 어떻게 설명되는지에 따라 다양한 방식으로 나타날 수 있다는 것을 보여줍니다.”라고 투르쿠 대학의 박사 연구원인 페데리코 세티모(Federico Settimo)는 말합니다.

양자역학의 두 가지 관점

과학자들은 에르빈 슈뢰딩거(Erwin Schrödinger)의 연구에 뿌리를 둔 접근법인 시간이 지남에 따라 양자 상태가 어떻게 변하는지 추적함으로써 오랫동안 기억을 연구해 왔습니다. 그러나 양자 이론은 Werner Heisenberg가 개발한 또 다른 똑같이 중요한 프레임워크도 제공합니다. 상태에 초점을 맞추는 대신, 이 관점은 관찰 가능한 양이 어떻게 진화하는지, 즉 실험에서 볼 수 있는 측정 가능한 속성을 살펴봅니다.

두 접근 방식 모두 동일한 실험 결과를 생성하지만 새로운 연구에서는 기억을 설명할 때 두 접근 방식을 서로 바꿔 사용할 수 없음을 보여줍니다.

숨겨진 기억 효과 공개

연구팀은 이 두 가지 관점이 서로 다른 유형의 기억을 드러낼 수 있다는 것을 발견했습니다. 일부 메모리 효과는 양자 상태의 진화를 분석할 때만 나타나는 반면, 다른 효과는 관찰 가능 항목에 초점을 맞출 때만 표시됩니다.

이는 양자 시스템이 한 설명에서는 기억이 없는 것처럼 보이지만 다른 설명에서는 명확한 기억의 징후를 나타낼 수 있음을 의미합니다. 이번 발견은 양자 메모리가 이전에 믿어졌던 것보다 더 복잡하며 양자 상태만으로는 완전히 이해할 수 없음을 시사합니다.

양자 기술에 대한 시사점

“우리의 연구 결과는 양자 시스템의 역학에 대한 새로운 연구 길을 열었습니다. 더욱이 우리의 작업은 외부 환경이 소음과 메모리 효과를 유발하는 양자 기술에 대한 근본적인 중요성 이상의 의미를 갖습니다. 메모리가 어떻게 목격될 수 있는지 아는 것은 소음을 완화하거나 현실적인 양자 장치에서 환경 효과를 활용하는 전략을 개발하는 데 필수적입니다.”라고 투르쿠 대학의 이론 물리학 교수인 Jyrki Piilo는 말합니다.

이 연구는 양자 시스템에서 메모리가 어떻게 작동하는지 명확히 함으로써 양자 역학의 근본적인 측면에 대한 새로운 시각을 제시합니다. 또한 양자 시간 진화의 고유한 특성이 메모리와 같은 기본 개념까지 어떻게 재구성하여 미래 기술에 잠재적인 영향을 미치는지 강조합니다.