애쉬튼 커쳐 주연의 '나비효과(The Butterfly Effect, 2004)'. 그 유명한 '나비효과'를 소재로 만들어진 영화다. 작은 나비 한 마리의 날개짓이 엄청난 결과를 불러온다는 이름의 뜻처럼, 영화 속에서 주인공 '에반'의 작은 선택은 극적인 결말을 불러온다.


에반은 중요한 순간에 기억이 끊기는 원인 모를 병을 앓고 있다. 대학생이 된 에반은 떠오르지 않는 과거의 기억을 알아내려 첫사랑 '켈리'를 찾아간다. 그리고 그날 밤. 켈리의 오빠로부터 켈리가 에반을 만난 후 괴로워하다 스스로 목숨을 끊었다는 충격적인 소식을 전해 듣게 된다. 에반은 켈리의 극단적 선택의 이유를 알고자 자신의 과거 일기장을 살펴보다 자신에게 시간 여행 능력이 있음을 깨닫는다.

과거로 돌아간 에반은 자신과 친구들 주변에서 벌어졌던 불행을 하나씩 바로잡아간다. 그러나, 과거에 손을 댈수록 현재 에반의 삶에는 더욱 극적인 일이 벌어지게 된다.

◇ 나비효과, 진짜 있을까?


최근 미국 로스 앨러모스 국립연구소(Los Alamos National Laboratory)는 흥미로운 연구 결과 하나를 발표했다. 바로, 양자 컴퓨터로 시간 여행을 시뮬레이션한 결과 양자 세계에서는 나비 효과가 나타나지 않는다는 것. 타임머신을 타고 과거로 돌아가 새로운 사건을 일으켜도, 현재에는 어떤 변화도 나타나지 않을 수 있다는 의미다.

◇ 나비효과의 양자역학

연구진은 IBM Q 프로세서를 이용해 시뮬레이션을 진행했다. IBM Q 프로세서는 양자 프로세서에 접속해 다양한 실험을 해볼 수 있는 서비스다.


양자 정보의 기본 단위인 큐비트를 가진 가상의 인물 앨리스와 밥이 있다. 현재에 있는 앨리스는 큐비트를 과거의 밥에게 보낸다. 밥은 과거의 한 시점에서 큐비트를 측정한다. 밥의 측정을 확인한 앨리스는 현재 시점에서 큐비트를 확인한다.

양자역학에서 전자는 측정에 의해 그 값이 정해진다. 밥은 앨리스의 큐비트를 측정함으로써 중첩 상태의 큐비트 값에 교란을 주고 양자의 상관관계를 파괴한 셈이다. 나비효과가 존재한다면 과거 밥의 측정으로 인한 변화는 현재로 진화하면서 빠르게 확대돼야 한다. 다시 말해, 현재의 앨리스는 큐비트 정보를 복구할 수 없어야 한다.

실험 결과는 예상 밖이었다. 밥의 간섭에도 큐비트는 상대적으로 손상이 적었고 큐비트에 담긴 정보도 복구가 가능했다. 연구에 참여한 니콜라이 시니트신(Nikolai Sinitsyn)과 빈 얀(Bin Yan)은 "현재 로컬 정보 대부분은 과거 시점의 미세한 조작으로 손상될 수 없는, 양자 상관의 형태로 숨겨져 있다"고 밝혔다. 많은 변수와 얽혀있는 양자 간 연관성으로 큰 변화가 일어나지 않는다는 것이다.

◇ 현실에서는?


우리가 살고 있는 거시세계는 어떨까. 아직 알 수 없다. 나비효과의 유무는 타임머신이 개발돼 자유롭게 시공간을 넘나들 수 있는 미래에나 알게되지 않을까. 어쩌면 에반과 같은 시간 여행 능력자들의 운명이 영화처럼 끝나 우리가 아직 만나지 못한 것일지도 모른다.

차진희 기자 postmoneynews@gmail.com