'과학의 새로운 언어, 정보' 후기- 차일링거의 원리 - '새로운 과학의 언어 정보' by Prince

차일링거의 원리 - '새로운 과학의 언어 정보'  by Prince

차일링거의 원리는 물리적 대상인 기본적인 계의 속성에 대해서 정보를 운반한다는 것이다. 정보는 명제로 구성이 되어 있으며, 가장 간단한 명제는 예/아니오의 물음에 대한 답으로 1 BIT의 정보를 가진다. 그래서 차일링거는 이 앎의 양자인 BIT에 대해서 "기본적인 계는 1 BIT의 정보를 운반한다" 라는 원리를 제시하였다. 차일링거의 원리는 기존 양자역학에서의 해석에 있어서 난해한 부분들이 풀어줄 뿐만아니라, 섀넌 정보 측정 방법에서 더 나아가 정보의 의미론적 측정 방법을 제시하였다.

차일링거의 원리를 통해 풀 수 있는 양자역학의 첫번째 비밀은 우리의 세계가 양자화된 이유이다. 우리는 기본적의 계로부터 속성에 대한 양자화된 정보만을 받아들일 수 있다. 우리는 실체를 접하는 것이 아니라 대상으로부터의 전이(transaction)된 정보를 받아들이는 것이다. 또한 이 정보는 불연속적인 양자로 구성되어 있다. 마치 붉은 선글래스를 쓴 사람이 온 세상이 붉게 불탄 것 처럼 보이는 것과 같이, 우리는 이미 불연속적이고 우연한 결과라는 필터를 통해서 세상을 바라보고 인식한다.

두 번째는 양자역학의 불확정성의 원리와 무작위성에 대해 이해하게 해준다. 기본 계는 오직 1 BIT의 속성만을 정보로 운반한다. 1 BIT의 정보를 발산한 순간 더 이상 계는 가지고 있는 정보가 없으므로 더 이상 유의미한 정보를 전달할 수가 없다. 따라서, 기본적인 계는 가진 정보를 전달한 후에, 의미론적 정보량이 0에 가까운 무작위성을 보이는 것이다.

세 번째는 얽힘(entanglement)에 대한 설명이다. 동전 1과 동전 2에서 각 동전의 앞 혹은 뒷면이 정의한다면 2 BIT의 정보를 가질 수 있다. 하지만 얽힘이 발생하게 되면, 더 이상 그 정보는 동전 1과 동전 2에 독립적으로 존재할 수 있는 정보가 아니다. 따라서 각 동전 1과 동전 2의 각각의 계에 대한 정보만을 측정해서는 두 동전의 관계를 보이는 얽힘에 대한 정보는 측정할 수 없다. 따라서 "전체 계에 대한 최대 지식이 반드시 그계의 모든 부분들에 관한 지식의 총합일 필요가 없다"는 정의를 한 것이다.

섀넌의 정보 측정은 정보의 크기를 로그값으로 나타냄으로써, 정보를 정의하였다. 하지만 섀넌의 방식은 의미의 유효성에 대해서는 다룰 수 없었다. 같은 100 BIT의 정보지만 하나는 우리의 인생을 바꿔줄 값진 정보일 수 있지만, 다른 하나는 그저 무작위한 잡음에 불과할 수도 있다. 차일링거는 이런 한계를 정보의 유의미를 고려하여 정보를 정의하였다. 전체 정보(total information)은 기본계들의 숫자에 의해서 결정되며 전체 정보 보유량(information content)는 의미론적 정보보유량으로 계산가능하다.

양자 정보 이론이 양자물리학을 연구하지 않는 일반인에게 어떤 의미가 있을까? 정보라는 것이 생소하다고 느끼기엔 우린 너무 IT(정보 기술) 속에 깊숙히 있다. 우리는 언제나 스마트폰을 들고 새롭고 놀라운 정보들을 갈망한다. 그러면서 우리는 각자의 현실을 만들어 나간다. 우리가 만든 이 두텁고 견고해보이는 현실은 실재인가? 우리는 각자의 현실 속에 살아가는가? 그 해답은 양자 정보 이론에서 얻을 수 있을 것이다. 이런 인식은 우리를 보다 유연하고 자유로운 삶을 살게할 것이다. 정보는 지극히 물리적이다. 에너지라는 추상적인 물리적 개념이 불과 200년만에 우리 세상에 어떤일을 했는지를 보면 매우 놀랍다. 반면에 보다 늦게 시작된 정보 기술은 우리에게 줄 삶의 변화는 어떠할까? 미래 세상에서 현실을 이루는 정보의 인식은 삶에 힘을 불어넣어 줄 것이다.