USTC 지우장 4.0 광자 양자컴퓨터, 광자 3,050개 검출로 2026 WIC 과학기술상 수상

WIC 선도 과학기술상 수상 개요

2026년 WIC 선도 과학기술상 시상식은 11월 초 중국 저장성 우전에서 거행됐다. 주최측은 43개국·지역에서 430건 이상의 후보를 접수했으며, 기초연구 2건, 핵심기술 10건, 엔지니어링·개발 8건으로 나눠 총 20개 프로젝트를 선정했다. 지우장 4.0 외에도 우주 기반 양자정보용 광전송 기술, 지능형 차량용 AI 에이전트 플랫폼이 함께 수상했다.

지우장 4.0의 구성과 측정 성능

지우장 시리즈는 광자를 광학 소자 네트워크에 통과시켜 출력 패턴을 측정하는 방식으로 작동하며, 초전도 회로나 이온 트랩 방식의 양자컴퓨터와 구조적으로 다르다. 지우장 4.0은 압축광(squeezed light) 1,024개 빔을 8,176개 모드(채널)로 이루어진 회로에 입력한다. 단일 실험 실행에서 검출된 광자 수는 최대 3,050개로, 2020년 초기 버전의 76개, 지우장 2.0의 113개, 지우장 3.0의 255개를 순차적으로 뛰어넘은 기록이다. 가장 복잡한 샘플을 생성하는 데 소요되는 시간은 약 25마이크로초다. 연구팀은 로렌스리버모어국립연구소의 슈퍼컴퓨터 엘 캐피탄이 동일한 결과를 계산하려면 10의 42승 년이 필요하며, 속도 우위가 10의 54승 배에 달한다고 주장했다. 해당 연구는 arXiv 프리프린트로도 공개됐다.

가우시안 보손 샘플링 벤치마크와 반론

지우장 4.0이 수행하는 가우시안 보손 샘플링은 회로를 통과한 광자의 출력 분포를 측정하는 작업이다. 광자 수가 늘어날수록 고전 컴퓨터가 해당 분포를 예측하기 위한 연산량이 급격히 증가한다는 점에서 양자 우위를 주장하는 근거로 쓰인다. 그러나 이 벤치마크에는 지속적인 외부 도전이 있었다. 2024년 시카고대학교와 아르곤국립연구소 연구팀은 네이처 피직스에 발표한 논문에서, 광학 실험의 불가피한 결함인 광자 손실을 모델에 반영하면 이전 버전 지우장의 보손 샘플링 결과를 고전 컴퓨터로도 재현할 수 있음을 보였다. 지우장 4.0 팀은 이 방법론을 명시적으로 의식하고 새 연구에서 대응 근거를 제시했으며, 자신들의 출력이 여러 고전적 모방 방식과 통계적으로 구분 가능함을 보고했다.

상용화 한계와 향후 연구 경로

현재 보손 샘플링은 알려진 실용적 응용이 없다. 연구팀도 이 작업이 양자 장치의 고전 컴퓨터 대비 성능 우위를 검증하는 테스트 목적임을 명시한다. 다만 루차오양(Lu Chaoyang) 교수는 이번 연구에서 확보한 광원 기술과 회로 설계가 대규모 3차원 클러스터 상태를 구현하는 경로를 열어준다고 설명했다. 클러스터 상태는 오류 정정 기능을 갖춘 광학 양자컴퓨터를 구현하기 위한 기반 자원으로 연구자들 사이에서 주목받고 있다.