중국, 105큐비트 양자 컴퓨터 '주총즈 3.0' 공개…슈퍼컴보다 1조 배 빨라

중국 과학자들이 105큐비트를 갖춘 초전도 양자 컴퓨터 프로토타입 '주총즈 3.0(Zuchongzhi 3.0)'을 공개하며 양자 컴퓨팅 분야에서 또 하나의 획기적인 이정표를 세웠다고 신화통신 등 중국 관영매체가 4일(현지시각) 보도했다.

이번 성과는 초전도 시스템 내 양자 계산적 우위(양자 우월성)에서도 새로운 기록을 경신하며, 중국이 글로벌 양자 컴퓨팅 경쟁에서 선두 그룹으로 도약했음을 다시 한번 입증했다.

보도에 따르면 중국의 저명한 양자 물리학자 판젠웨이, 주샤오보, 펑청즈 등으로 구성된 연구팀이 개발한 '주총즈 3.0'은 105개의 판독 가능한 큐비트와 182개의 커플러를 탑재했다. 이는 세계 최고 성능의 슈퍼컴퓨터보다 1조 배 빠르고, 구글의 최신 양자 컴퓨터 결과보다 100만 배 빠른 속도로 양자 랜덤 회로 샘플링 작업을 처리할 수 있는 성능이다.

양자 계산적 우위는 양자 컴퓨터가 특정 작업에서 현존하는 가장 진보된 고전적 슈퍼컴퓨터보다 뛰어난 성능을 보이는 지점을 의미한다. 이번 성과는 양자 컴퓨팅의 실현 가능성을 입증할 뿐만 아니라, 해당 분야에서 중국의 연구 개발 역량을 전 세계에 과시하는 중요한 계기가 됐다.

현재 양자 컴퓨팅 연구 분야는 미국과 중국이 주도하고 있으며, 양국은 번갈아 가며 획기적인 발전을 이루며 치열한 경쟁을 벌이고 있다.

2019년과 2020년에는 미국과 중국이 각각 양자 컴퓨팅 프로토타입 '시커모어(Sycamore)'와 '주장(Jiuzhang)'을 선보이며 양자 우위를 선점했다. 2021년에는 중국이 66큐비트 프로그래밍 가능 초전도 양자 컴퓨팅 시스템 '주총즈 2.1'을 성공적으로 개발하며 두 가지 주류 기술 경로에서 양자 계산 우위를 달성한 최초의 국가가 되었다.

연구팀에 따르면 '주총즈 3.0'은 이전 버전인 '주총즈 2.1'에 비해 주요 성능 지표를 대폭 향상시켜 세계 최고 수준의 양자 계산 능력을 달성했다.
이번 연구 결과는 국제 학술지 '피지컬 리뷰 레터스(Physical Review Letters)'에 온라인 게재되었으며, 심사위원들은 "최첨단 성능을 보여주는 새로운 초전도 양자 컴퓨터의 벤치마킹"이자 "이전 66큐비트 기기에서 상당한 발전을 이룬 결과"라고 평가하며 연구 성과를 높이 평가했다.


전 세계 과학계는 실험적 양자 컴퓨팅 개발을 위한 3단계 로드맵을 제시하고 있다. 첫 번째 단계는 '양자 우위'를 달성하는 것이다. 두 번째 단계는 슈퍼컴퓨터의 기능을 뛰어넘는 실제 문제를 해결하기 위해 수백 개의 제어 가능한 큐비트를 갖춘 양자 시뮬레이터를 개발하는 것이다. 세 번째 단계는 프로그래밍 가능한 범용 양자 컴퓨터를 개발하기 위해 큐비트 제어 정밀도, 통합 규모 및 오류 수정을 대폭 개선하는 데 초점을 맞추는 것이다.

양자 우위는 단기 응용 분야와 확장 가능한 양자 오류 수정을 위한 중요한 기반을 제공하며, 이는 실용적인 양자 컴퓨팅의 미래를 위해 필수적인 요소이다.

'주총즈 3.0' 연구팀은 양자 오류 정정, 양자 얽힘, 양자 시뮬레이션, 양자 화학 등 다양한 분야를 적극적으로 연구하고 있다.

주샤오보 교수에 따르면, 연구팀은 현재 코드 거리 7로 표면 코드 오류 정정 연구를 진행하고 있으며, 향후 이를 9와 11로 확장해 대규모 큐비트 통합 및 제어 기술을 확보할 계획이다.


이태준 글로벌이코노믹 기자 tjlee@g-enews.com