中 중성원자 양자컴 상용화 돌입…美와 경쟁 본격화

중국이 독자 기술로 개발한 중성원자 기반 양자컴퓨터가 상용화 단계에 돌입했다. 미국이 주도해온 초전도체 방식과는 다른 기술 노선으로 시스템을 완성하면서 인공지능(AI)에 이어 양자컴퓨팅 분야에서도 양국의 기술 경쟁이 본격화될 전망이다. 3일 후베이일보 등 외신에 따르면 중국과학원 정밀측정과학기술혁신연구원(이하 정밀측정원)은 중성원자 양자컴퓨터 '한위안 1호(汉原1号)'의 연구개발을 완료하고 상용 출시 준비를 마쳤다고 밝혔다. 정밀측정원은 이미 차이나모바일에 1호 상용 장비를 납품하는 등 총 4천만 위안(약 80억 원) 규모의 계약을 체결했다. 여기에 파키스탄으로의 첫 해외 수출 계약도 성사돼 중국 원자 양자컴퓨터가 본격적인 상용화 단계에 들어섰음을 알렸다. 이번 프로젝트는 후베이성 과학기술청의 '첨단(尖刀) 기술 공략 프로젝트' 중 하나인 '원자 양자컴퓨터 연구 및 응용' 과제의 지원을 받아 추진됐다. 정밀측정원을 비롯해 우한대학, 중커쿠위안테크놀로지, 우한광구정보광전자혁신센터(이하 광창센터), 우한양자기술연구원, 화중과기대 등이 공동으로 참여했다. 양자컴퓨터는 기존 컴퓨터보다 훨씬 빠른 속도로 복잡한 문제를 처리할 수 있는 차세대 기술이다. 기존의 전자 회로 대신 '양자비트(qubit)'라는 단위를 사용하며, 이 비트는 0과 1의 상태를 동시에 가질 수 있다. 덕분에 수많은 계산을 병렬로 처리할 수 있어 암호 해독, 신소재 개발, 금융 모델링 등 초고난도 연산에 활용될 수 있다. 중국이 개발한 한위안 1호는 냉각된 중성 원자를 양자비트로 활용한다. 레이저를 이용해 원자를 냉각하고 이를 광학 격자에 배열해 제어하는 방식이다. 핵심은 이 시스템이 극저온 장비 없이도 실온에서 안정적으로 작동한다는 점이다. 그 결과 에너지 소비량과 유지보수 비용을 기존 초전도 시스템 대비 90% 이상 줄였다. 이 시스템은 100개의 양자비트를 탑재했으며 단일 게이트의 정확도는 99.9%, 두 개의 비트를 동시에 연산하는 2비트 게이트의 정확도는 98% 수준이다. 이는 상용화 가능한 국제 수준의 성능으로 평가된다. 전체 장비는 3개의 표준 서버 랙(rack)에 통합돼 있으며, 일반 실험실 환경에서도 안정적으로 구동된다. 정밀측정원은 지난 2006년부터 원자 양자컴퓨팅 연구를 시작해 국가 중대 과학 프로젝트를 수행하며 기술적 기반을 쌓아왔다. 한위안 1호 개발 과정에서 가장 큰 성과는 핵심 부품의 자국화로 평가된다. 2018년 이후 미국 정부가 양자컴퓨팅 관련 핵심 부품을 수출통제 품목으로 지정하면서 중국은 고성능 레이저, 광학 부품, 초저팽창 유리 등에서 공급 제약을 받아왔다. 이를 극복하기 위해 중국 연구진은 후베이성의 광전자산업 클러스터인 '광구(Optics Valley)'를 중심으로 칩 제작부터 패키징, 테스트에 이르는 전주기 연구체계를 구축했다. 그 결과 레이저의 출력 안정성, 주파수 드리프트, 광손실 문제를 모두 해결했고, 외산 대비 전력 소모와 크기를 10분의 1 수준으로 줄이는 데 성공했다고 밝혔다. 이로써 한위안 1호 핵심 부품부터 시스템 통합까지 전 과정을 중국 내 기술로 완성한 첫 양자컴퓨터가 됐다. 정밀측정원과 우한대, 우한양자기술연구원 등은 이번 성과를 단순한 장비 개발에 그치지 않고 '하드웨어-플랫폼-서비스'를 통합한 산업 생태계로 발전시킬 계획이다. '원자 양자컴퓨팅 클라우드 플랫폼'은 복잡한 물리 지식이 없어도 누구나 시각화된 도구를 통해 양자 알고리즘을 설계하고 테스트할 수 있도록 설계됐다. 현재 50개 이상의 대학과 기업이 이 플랫폼을 이용하고 있다. 또한 중국 최초의 '원자 양자 연산력(算力) 센터'도 건설 중이다. 다수의 양자컴퓨터를 클러스터 형태로 연결해 24시간 연산 서비스를 제공하는 구조로, 금융 리스크 분석, 산업용 편미분방정식 계산, 신소재 설계 등 복잡한 연산 작업을 지원할 예정이다. 완공 후에는 연간 1천 개 이상의 기업과 기관이 이 서비스를 이용할 수 있을 것이란 전망이다. 정밀측정원 프로젝트 총괄 책임자는 "현재 경쟁의 초점은 단순히 양자비트 수를 늘리는 것이 아니라 시스템의 실용성과 공학적 완성도가 성패를 가르는 핵심 요소"라며 "우리는 원자 양자컴퓨터의 종합 성능을 계속 향상시키고, 고효율 연산 서비스를 제공할 계획"이라고 밝혔다. 이어 "앞으로 의약 연구, 신소재 설계 등 고부가가치 분야에 적용을 확대하고, 2027년까지 규모화된 원자 연산 서비스를 구축할 것"이라고 덧붙였다.