[양자 시대] ⑥美 바짝 추격 中 양자기술, 어디까지 왔나

A주 투자키워드로 재조명 '양자기술 테마'

미국 추격하는 중국 양자기술 현주소 진단

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[서울=뉴스핌] 배상희 기자 = 올해 양자 컴퓨터 분야에서 노벨물리학상 수상자가 탄생하면서 '양자 기술'이 최근 글로벌 시장의 핫이슈로 떠올랐다.

중국 본토 A주에서도 양자 기술이 다시금 인기 투자키워드로 부상하며 시장의 높은 관심 속 산업체인 연계 테마주의 주가 상승세가 이어지고 있다.

'양자 기술'은 미∙중 기술 패권경쟁의 격전지이자 중국 기술국산화의 핵심 영역으로 꼽힌다. 중국은 최근 몇 년간 눈에 띄는 연구성과를 거두며 지속적으로 진보하고 있고, 중국 당국의 지원 하에 수많은 기업들이 해당 분야로 진출하고 있다.

최근 몇 년간 중국이 이뤄낸 양자 기술 성과를 기반으로 기술경쟁력의 현주소를 점검해보고, 해당 분야에서 고속성장이 기대되는 주목할만한 '양자 기술 테마주'를 소개해보고자 한다.

◆ 미국 바짝 추격하는 '중국 양자 기술'

현재 양자 컴퓨터(양자 컴퓨팅)로 대표되는 양자 기술 산업은 IBM, 구글, 마이크로소프트(MS), 아마존, 엔비디아(NVIDIA) 등 미국 빅테크들이 선도하고 있다.

하지만, 최근 몇 년간 중국 양자 기술 산업은 큰 진전을 이루며 미국을 추격 중이다. 중국 기업들은 양자컴퓨팅 프로토타입, 양자통신 네트워크 구축부터 양자 정밀측정 장비까지 세부적 분야에서 중대한 성과를 지속적으로 내고 있고 있다.

앞서 알리바바, 바이두 등 중국 대표 빅테크들 또한 일찌감치 양자 컴퓨팅 산업에 뛰어들었으나, 양자 컴퓨터와 AI 관련 핵심 장비에 대한 미국의 대중 수출 통제가 이어지는 가운데 아직은 초기 단계인 양자 산업의 기술적 난제와 응용 산업의 불확실성 등에 직면해 있는 상황이다.

중국 당국은 이러한 난관을 극복하고 양자 컴퓨터 산업의 주도권을 확보하기 위해 정책∙재정적 지원 역량을 더욱 확대하고 있으며, 정부의 대규모 자금 지원 하에 수많은 벤처기업들이 해당 사업으로 뛰어들고 있다.

대형 기업의 경우 성공 여부가 불확실한 기술 개발에 거액의 투자금을 자체적으로 쏟아 부어야 하는 부담을 지고 있지만, 벤처기업의 경우 상대적으로 더 많은 정부 지원을 받을 수 있다는 점도 중국 IT 기업들의 적극적 진출을 유인하는 배경이 되고 있다.

중국 기업정보 플랫폼 치차차(企查查)에 따르면 양자 컴퓨팅 관련 기업 등록 수는 3년 연속 1만9000~3만 곳 정도의 규모를 유지하고 있다. 특히, 2023년에는 총 2만8000 곳의 양자 컴퓨팅 관련 기업이 등록돼 최근 10년래 최고치를 기록했다.

올해 3월 기준 중국 내에는 8만5600 곳의 양자 컴퓨팅 관련 기업이 존재한다. 그 중 73%의 기업은 설립된 지 3년 정도된 기업이고, 과학연구원과 정보기술서비스 사업군에 속한 기업이 주를 이루고 있다.

중국 지방 정부들은 양자 기술 산업에 대한 투자를 확대하며 미래 과학기술 경쟁우위를 차지하기 위해 발 빠르게 나서고 있다.

대표적으로 허페이(合肥)시는 '양자대로(量子大道)'를 중심으로 한 특색 산업단지를 구축했으며, 2027년까지 양자산업을 100억 위안 규모의 산업으로 발전시키겠다는 목표를 세웠다. 베이징, 상하이, 선전 등 주요 대도시들도 관련 정책과 전략을 시행하며 양자기술의 실용화를 가속하고 있다.

장강증권(長江證券)은 보고서를 통해 "양자 기술은 중앙 및 지방 정부의 대폭적인 지원 하에 국가 차원의 성장 키워드로 부상했고, 정부 업무보고서에 포함되었으며, 신품질 생산력(新質生產力, 과학기술 혁신)의 중요한 영역이 됐다"고 설명했다. 이러한 배경 하에서 중국 양자 기술 기업들은 양자 기술, 특히 양자 컴퓨팅 분야에서 계속해서 돌파구를 마련하며 양자기술 산업의 고속발전을 선도해갈 전망이다.

◆ 최신 성과로 살펴본 '中 기술력 현주소'

양자 기술은 △양자 컴퓨팅(하드웨어∙소프트웨어∙클라우드 서비스 등) △양자 통신(양자 키 분배∙양자암호통신∙위성통신∙광섬유통신) △양자 정밀측량(양자 센싱, 중력센서∙원자시계∙양자 이미지 센서 등)의 3가지 분야를 아우르는 광범위한 개념이다. 중국의 양자 기술은 이들 3대 핵심 분야 모두에서 빠르게 진화하고 있다.

① 양자 컴퓨팅

지난해 4월 25일 '중국과학원(CAS) 양자정보·양자과학기술혁신연구원(QuantumCAS)'은 504개의 큐비트로 구성된 초전도 양자 컴퓨팅 칩 '샤오훙(骁鸿)'을 공개했다. 현재까지 개발된 중국 내 초전도 양자컴퓨터 칩 중에서 가장 높은 큐비트 수를 자랑한다. 큐비트 수가 높을수록 정보처리 속도가 빠르다는 뜻이다.

지난해 12월 5일 중국 3대 국영 통신사 중 하나인 차이나텔레콤의 전액 출자 자회사인 '차이나텔레톰 양자정보과학기술그룹'이 운영하는 양자컴퓨터 클라우드 플랫폼 '톈옌(天衍)'은 504 큐비트의 양자칩 '샤오훙'을 탑재한 초전도 양자컴퓨터 '톈옌-504'를 공개했다.

구글이 양자컴퓨터 칩 '윌로우(Willow)'를 공개한 2024년 12월 중국과학기술대학 판젠웨이(潘建伟) 연구팀은 105개 큐비트로 구성된 '쭈충즈(祖沖之) 3호' 초전도 양자 컴퓨터 프로세서를 공개했다.

중국과학기술대학 연구팀은 쭈충즈3호 개발 성과에 관한 논문을 글로벌 논문 플랫폼 아카이브(ArXiv)에 게재하면서 "구글이 2024년 10월 '네이처지'를 통해 공개한 72큐비트의 양자컴퓨터 '시카모어(Sycamore)' 프로세서보다 우수하고, 현재 초전도 양자 컴퓨터 중에서 가장 강력한 우위를 점하고 있다"고 자평했다.

올해 3월 3일 중국 관영 신화통신은 '쭈충즈 3호' 시제품을 공개하면서 관련 기사를 게재했다.

신화통신은 "쭈충즈 3호는 현존하는 최고 성능의 슈퍼컴퓨터보다 1000조 배 빠른 연산 속도를 자랑하는 양자컴퓨터로서, 연산 속도는 구글이 공개한 최신 양자 컴퓨터(윌로우)보다 100만 배 빠르다"면서 "현재 글로벌 초전도 체계 중에서 가장 강력한 양자컴퓨터의 우위를 보유하고 있다"고 평했다.

쭈충즈 3호의 연구 성과는 권위 있는 물리학 분야 국제 학술지 '피지컬 리뷰 레터'에도 실렸다. 지난해 12월 아카이브에서 소개한 연구성과를 다시금 인증 받는 최신 근거라 말할 수 있다.

선두(深度)과학기술연구원 장샤오룽(張孝榮) 원장은 "최근 몇 년간 중국 양자 컴퓨팅 기술은 상당한 발전을 이루었으며 계속해서 관련 성과를 내고 있다"면서 "현재 미∙중 양국은 양자 컴퓨팅 분야에서 여전히 경쟁이 존재하지만 양측의 격차는 뚜렷하지 않으며, 뚜렷한 기술적 병목현상이 발생할 가능성도 없다"고 강조했다.

'쭈충즈 3호'의 성공에 이어 2025년 7월에는 중국 중산대학(中山大學) 연구팀 주도 하에 최대 99.4%의 높은 정확도를 자랑하는 나노 크기의 '양자얽힘 광자쌍'을 생성할 수 있는 '광자 공장'을 성공적으로 구축하며 또 한 차례 주목을 받았다.

해당 기술은 양자 컴퓨팅 신뢰도, 양자 통신 보안, 양자 측량 정밀도를 획기적으로 향상시킬 수 있어, 향후 더욱 고도화된 양자 응용기술 발전을 이룰 수 있는 기반을 마련했다는 평가를 받았다.

② 양자 통신

통신 분야에서도 중국 연구진은 중요한 돌파구를 열었다. 올해 6월 상하이교통대학과 상하이전력대학 연구진은 네 개 노드 간 300km급의 양자 직접통신 네트워크를 성공적으로 구축하며, 장거리의 높은 보안 통신이 가능함을 실증했다.

③ 양자 정밀측량

올해 9월 중국 양자기술 연구개발 업체 궈이(國儀)양자공사(CIQTEK) 연구팀은 직경 500나노미터 크기의 다이아몬드 탐침을 제작했다고 밝혔다. 이는 머리카락 굵기의 1/100 내지 1/1000 수준이다. 탐침 끝단에는 정밀한 센서가 부착되어 있다. 센서의 크기는 0.5나노미터로 500나노미터의 1/1000 수준에 불과하다.

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