中 포토닉 양자컴퓨터 광자 3050개 검출 의미와 한계

光 양자컴퓨터 ‘Jiuzhang 4,0’ 세계인터넷대회 선도과학기술상 수상

중국과학기술대(USTC) 연구진이 만든 광양자 컴퓨터 ‘주장(Jiuzhang, 九章) 4.0’이 2026 세계인터넷대회(World Internet Conference, WIC) 선도과학기술상 수상작 20건에 포함됐다. 시상식은 저장성 우전에서 월요일에 열렸다.

수상 자체보다 주목할 점은 이 장치가 뒤따라온 5월 네이처(Nature) 논문의 실험 규모와, 그 주장을 둘러싼 논쟁이다.

대회 주최 측에 따르면 이번 대회에는 43개 국가·지역에서 430건 이상이 출품됐다. 수상작 20건은 기초연구 2건, 핵심기술 10건, 공학·개발 8건으로 나뉘며, 주장 4.0 외에 우주 기반 양자정보 광전송 기술과 지능형 차량용 AI 에이전트 플랫폼도 수상작에 이름을 올렸다. 심사는 대회 주최측이 했고, 학계의 독립 검증과는 별개의 절차다.

Jiuzhang 시리즈는 2020년 최초 모델이 광자 76개를 검출하며 시작했다. 이후 2.0은 113개, 3.0은 255개를 검출했고, 이번 4.0은 한 번 실행에 최대 3,050개를 검출했다. 검출 광자 수가 이전 세대의 열 배 이상으로 늘었다. 이번 성과는 판젠웨이(Pan Jianwei) 교수 연구그룹이 이끌었다. 5월 논문 소개에서는 루차오양(Lu Chaoyang) USTC 교수가 연구 내용을 설명했다.

가우시안 보손 샘플링

Jiuzhang은 범용 양자 컴퓨터가 아니라 ‘가우시안 보손 샘플링(Gaussian boson sampling)’이라는 특정 문제를 푸는 전용 장치다. 압착광(squeezed light, 양자 잡음을 한쪽으로 줄여 만든 빛)을 많은 경로(모드, mode)로 이뤄진 광학 회로에 보낸 뒤 각 출구에서 광자가 몇 개 검출되는지 기록하고, 그 확률 분포에서 표본을 뽑는 방식이다. 회로가 커질수록 고전 컴퓨터로 같은 분포를 흉내 내기 어렵다는 점이 이 실험의 근거다.

Nature에 실린 논문 제목은 ‘8,176개 모드에 1,024개 압착 상태를 쓴 가우시안 보손 샘플링’이다. 1,024개의 고효율 압착 광원을 통합했다. 중국과학원(CAS)에 따르면 고효율 광학 파라메트릭 발진기 광원과 시공간 혼합 부호화 간섭계를 새로 만들었다. 연구진은 가장 복잡한 표본 하나를 만드는 데 약 25마이크로초가 걸리는 반면, 미국 로런스리버모어국립연구소의 세계 최강 슈퍼컴퓨터 엘 캐피탄(El Capitan)은 10의 42승 년 이상이 필요하다고 추산했다. 속도는 슈퍼컴퓨터보다 10의 54승 배 이상 빠르다는 주장이다. 이는 연구진의 추정치이지 독립적으로 재현된 수치가 아니다.

논쟁: 고전 알고리즘의 반론과 한계

보손 샘플링 실험은 늘 고전 컴퓨터로 따라잡을 수 있는지가 쟁점이었다. 2024년 네이처 피직스(Nature Physics)에 실린 시카고대·아르곤국립연구소 연구는 고전 방법이 실험보다 보손 샘플링 결과를 더 잘 재현할 수 있다고 주장했다. Jiuzhang 4.0 팀은 그 방법을 써도 엘 캐피탄에서 약 10의 42승 년이 걸린다고 반박한다. 두 주장이 엇갈리는 이상, ‘양자 우위’ 같은 표현은 실험 조건과 함께 써야 한다.

보손 샘플링은 알려진 상업적 용도가 없다. 루차오양 교수는 이 기술이 대규모 3차원 클러스터 상태(cluster state, 여러 광자를 얽어 만든 자원 상태)로 이어져 오류를 고칠 수 있는(fault-tolerant) 광양자 컴퓨터의 하드웨어가 될 수 있다고 말했다. 다만 이는 연구진이 제시한 전망이며 아직 실현된 기능은 아니다.

산업·정책 의미와 남은 과제

이번 수상은 대회가 뽑은 20건 중 하나라는 의미다. 수상은 주최측 심사의 결과이고, 기술적 타당성은 논문과 후속 검증에 달려 있다.

남은 과제는 세 가지다. 첫째, 보손 샘플링이 실용 문제로 연결될 수 있는지다. 둘째, 고전 알고리즘이 실험을 따라잡을 수 있는지에 대한 독립적인 재현이다. 셋째, 연구진이 내세운 3차원 클러스터 상태와 오류 정정 광양자 컴퓨터로 이어지는 경로가 실제로 입증되는지다. 이 세 가지가 해소될 때까지 주장 시리즈는 양자 우위 시연의 사례로 다루는 편이 정확하다.

광자 수가 255개에서 3,050개로 늘었다는 사실은 광양자 하드웨어의 스케일링 속도를 보여 준다. 동시에 고전 시뮬레이션과의 경쟁이 계속된다는 점, 실용 응용이 없다는 점을 함께 봐야 한다.

*원문: CAS, “Jiuzhang 4.0” Wins Leading Science and Technology Award at 2026 WIC(11/3) · CAS, Chinese Scientists Develop Jiuzhang 4.0(5/14)

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