중국, 양자 시스템의 '시간 조절' 성공... 78큐비트로 새 영역 개척

양자 세계에서 시간을 조절할 수 있다면 어떨까? 중국 과학자들이 78큐비트 규모의 초전도 프로세서를 사용해 양자 시스템의 '시간 감각'을 직접 조작하는 데 성공했다.

중국과학원 연구팀은 '창쯔 2.0' 초전도 양자 프로세서를 통해 '프리써멀라이제이션(prethermalisation)'이라는 특수한 양자 상태를 세계 최초로 직접 관찰하고 조작했다고 발표했다. 이는 양자 시스템이 완전한 평형 상태에 도달하기 전 거치는 중간 단계로, 마치 뜨거운 커피가 식어가는 과정에서 잠시 멈춰 서는 것과 같다.

양자 세계의 '시간 조절 장치'

연구팀의 핵심 성과는 양자 결맞음(coherence)이 사라지는 속도를 인위적으로 '튜닝'할 수 있다는 점이다. 양자 컴퓨터의 가장 큰 적인 '디코히런스(decoherence)' 현상을 제어할 수 있는 새로운 도구를 확보한 셈이다.

양자 시스템은 본래 외부 간섭을 받으면 자연스럽게 균형 상태로 돌아간다. 시스템 내 에너지와 정보가 고르게 퍼져나가며 양자적 특성이 사라지는 것이다. 하지만 프리써멀라이제이션 단계에서는 이 과정이 일시적으로 멈춘다. 연구팀은 바로 이 '멈춤 구간'을 포착해 조작에 성공했다.

MIT의 양자물리학자들은 이번 성과를 "양자 컴퓨팅 분야의 중요한 이정표"라고 평가했다. 특히 78큐비트 규모에서 이런 정밀한 제어가 가능하다는 점이 주목받고 있다.

글로벌 양자 경쟁의 새로운 변수

이번 성과는 양자 컴퓨팅 분야에서 중국의 입지를 더욱 강화시킬 전망이다. 미국의 IBM, 구글과 함께 양자 기술 삼강 구도를 형성하고 있는 중국이 새로운 돌파구를 마련한 것이다.

한국 입장에서도 시사점이 크다. 삼성전자와 SK하이닉스 등 반도체 기업들이 양자 컴퓨팅용 메모리 기술 개발에 투자하고 있는 상황에서, 중국의 기술 진보는 새로운 협력 기회이자 경쟁 압박으로 작용할 수 있다.

국내 연구진들도 주목하고 있다. KAIST 양자정보연구센터 관계자는 "프리써멀라이제이션 제어 기술은 양자 오류 정정에 새로운 접근법을 제시한다"며 "국내 양자 연구에도 중요한 참고자료가 될 것"이라고 말했다.

상용화까지의 여정

물론 실험실 성과가 곧바로 상용 기술로 이어지는 것은 아니다. 현재 양자 컴퓨터들은 여전히 극저온 환경에서만 작동하며, 오류율도 높은 편이다. 프리써멀라이제이션 제어 기술이 실제 양자 컴퓨팅 성능 향상으로 이어지려면 추가 연구가 필요하다.

그럼에도 업계는 이번 성과에 주목하고 있다. 양자 컴퓨팅 시장이 2030년까지 650억 달러 규모로 성장할 것으로 예상되는 가운데, 새로운 제어 기술은 시장 판도를 바꿀 수 있는 게임 체인저가 될 가능성이 있다.