알버트 아인슈타인이 양자 역학을 단순한 “유령 이야기” 정도로 간주했다면, 일부 과학자들은 그것을 신비한 부두교에 비유하기도 했다. 양자 역학의 세계에서, 얽힘은 명백히 서로 다른 듯이 보이는 두 입자가 일반적인 물리적 감각으로는 도저히 설명할 수 없는 방법으로 서로를 제어하는 현상이다. 예를 들어, 중국 베이징에서 한 관찰자가 원자를 측정하고 있을 때, 이 원자의 얽힌 대응물이 미국 보스턴에서 정확히 반대의 성질을 가지는 것이다. 1930년대에는 얽힘에 대한 아이디어 그 자체가 너무나 터무니가 없어서, 아인슈타인조차도 그것을 “유령 놀이”라고 조롱하면서, 양자 이론에서의 심각한 결점이라고 말했다.

그러나 오늘날 얽힘은 양자 역학에서 매우 중요한 기능이 되었다. 또한, 과학자들은 이것의 활용이 컴퓨터나 통신, 그리고 암호 해독에서 뛰어난 도약을 이끌 수 있다고 믿고 있다. 양자 컴퓨터는 오늘날의 PC가 수십억 년이 걸려서 풀 수 있는 문제를 단 몇 초 만에 해결할 수 있다. 정부나 금융 기관, 그리고 군대는 해킹의 위험이 항상 따르는 장거리 통신의 안전성에 이바지할 수 있는 잠재력에 관심을 보이고 있다.

이러한 기술이 아직은 미래의 일이지만, 독일의 연구진은 이것의 실현을 한 걸음 앞당기는 연구를 했다. Science에 발표된 그들의 논문에서, 뮌헨에 있는 루드비히 막시밀리언 대학 (Ludwig Maximilians University) 연구진은 약 65피트 거리로 떨어진 두 원자의 얽힘을 증명했다고 말했다. 이 현상을 시각화하기 위해서는, 각각에 동전이 들어 있는 두 개의 상자를 상상해 보아야 한다고 이 논문의 공동 저자인 Wenjamin Rosenfeld가 말했다. 양자 역학에서는 관찰자가 두 개의 상자 중 하나를 열어서 동전을 보기 전까지는, 두 개의 동전 중 어뗘한 것에도 앞면과 뒷면이라는 정해진 방향이 없다. 그리고 관찰자가 그 상자를 여는 순간, 두 번째 동전은 그것이 얼마나 멀리 떨어져 있든지 간에 정확히 첫 번째 것과 반대의 상태로 놓여 있을 것이다.

이전까지 얽힌 원자나 광자, 그리고 다이아몬드 결정에 관한 다른 모든 실험이 성공적이었지만, 이것은 신호나 전조를 이용하여, 얽힘을 증명한 최초의 장거리 실험이었다. 이 실험의 컴퓨터 스크린의 메시지와 같은 신호는 얽힘에 관한 추가 연구나 그것의 실용적 응용에서 매우 중요하다. 이 실험은 분리된 두 방의 “원자 트랩”에 각기 넣어진 두 개의 루비듐 원자를 이용하여 시행되었다. 이 트랩에서는 렌즈나 레이저를 이용하여 각 원자를 배치하고, 신속히 광자나 빛을 방출하도록 하였다. 광자나 빛은 본질적으로 원자와 얽혀져 있다.

그러한 광자는 원자 트랩으로부터 광섬유 케이블을 통해서 중앙 집중화된 측정 장비로 약 1분당 1,000개의 속도로 질주한다. 두 개의 트랩에 있던 광자가 동시에 도착하면(대략 100초마다 일어난다.), 광자를 보낸 원자 또한 얽히게 된다. 두 광자가 동시에 도착하면, 컴퓨터는 얽힘의 결과를 알려 준다. 실험을 수행한 물리학자들은 이 실험이 약 1,000피트 떨어진 거리에서도 유효하다고 말했다. 그러나 더 먼 거리에서는 광자의 케이블의 길이에 따른 손실때문에 같은 효과를 재연하기가 어렵다.

Science 지의 독립적인 평가에서, 양자 광학 및 기술을 위한 비엔나 센터의 물리학자인 Jurgen Volz와 Arno Rauschenbeutel은 이들의 연구는 중요한 진전을 이루었다고 평가했다. “이 실험은 실용적인 장거리 양자 통신 규약의 구현을 위한 중요한 이정표를 제시했다.”라고 그들은 말했다. 이 논문의 수석 저자인 Harald Weinfurter는 이 결과가 아인슈타인이나 다른 과학자들이 가진 우려를 해결하는 데 도움이 되리라 희망한다고 말했다. 양자 이론이 해결해야 할 문제가 무엇이든지 간에, 이것에 대한 해답이 곧 찾아 올 것이라고 그는 말했다.