Industry map보안양자 키 분배 (QKD)
Definition
두 입자가 아무리 멀리 떨어져 있어도 한쪽을 측정하는 순간 다른 쪽의 상태가 즉시 결정되는, 최대로 얽힌 두 큐비트 상태를 말한다.
EPR 쌍
(1) 직관적 비유
마치 전 세계 어디에 있든 항상 반대 색을 가리키는 '마법 장갑 한 쌍'을 상상해 보자. 서울에서 왼쪽 장갑을 꺼내 빨간색임을 확인하는 순간, 뉴욕에 있는 오른쪽 장갑은 반드시 파란색이 된다. EPR 쌍은 이처럼 두 입자가 고전적 설명으로는 이해하기 어려운 방식으로 강하게 연결된 상태이다.
(2) 엄밀한 정의
EPR 쌍은 벨 상태(Bell state) 중 하나로 표현되며, 가장 대표적인 형태는 다음과 같다.
이 상태는 두 큐비트의 단순한 곱 상태로 분리할 수 없으며(비분리성), 어느 한 큐비트를 측정하면 나머지 큐비트의 상태가 즉시 확정된다. 1935년 아인슈타인(Einstein)·포돌스키(Podolsky)·로젠(Rosen)이 양자역학의 완전성에 의문을 제기하기 위해 제안한 사고 실험에서 이름을 따왔다.
(3) 중요성 및 응용
EPR 쌍은 양자정보과학의 핵심 자원이다.
- 양자 텔레포테이션: 미지의 양자 상태를 원거리로 전송
- 초고밀도 부호화(Superdense Coding): 큐비트 1개로 고전 비트 2개 전달
- 양자 키 분배(QKD): BB84 및 E91 프로토콜에서 보안 통신 구현
EPR 쌍의 존재는 벨 부등식 위반 실험으로 실증되어 국소 숨은 변수 이론을 배제하는 근거가 되었다.
