중국, 양자 통신 난공불락 벽 넘었다… ‘5개 채널 동시 전송’ 성공

중국 연구진이 양자 통신의 최대 난제 중 하나였던 '다중 채널 동시 순간 이동' 기술을 확보하며 양자 정보 전송의 새 지평을 열었다.

26일(현지 시각) 과학 전문매체 사이테크데일리에 따르면 최근 중국 산시대학교 샤오룽쑤(Xiaolong Su) 교수 연구팀은 양자 얽힘 기반의 연속 변수 시스템을 통해 여러 개의 측파대(Sideband-데이터의 통로) 큐모드를 동시에 전송하는 데 성공했다고 발표했다.

기존 양자 순간 이동이 한 번에 하나의 정보 채널만 보낼 수 있었던 한계를 극복하고, 실제 통신처럼 여러 채널을 병렬로 처리할 수 있는 길을 제시한 것이다.


양자 순간 이동은 물질을 직접 보내는 대신, 양자 얽힘과 고전적 통신을 결합해 입자의 정보를 먼 곳으로 옮기는 기술이다. 지금까지 대부분의 실험은 특정 주파수 채널(측파대 큐모드) 하나만을 처리하는 데 그쳐, 방대한 양의 정보를 처리하기에는 효율성이 낮다는 지적을 받아왔다.
쑤 교수팀은 두 개의 고전 통신 채널 위상을 정밀하게 조정하고, 주파수 선택 기능을 내장한 새로운 제어 방식을 도입했다. 이를 통해 24MHz 대역폭 내에서 최대 5개의 큐모드를 결정론적으로 동시에 순간 이동시키는 데 성공했다. 특히 이 기술은 위상 조절만으로 전송하고자 하는 채널의 개수를 자유롭게 선택할 수 있는 유연성까지 갖췄다.


연구팀이 구현한 순간 이동 결과물은 약 70%의 충실도(fidelity)를 기록했다. 이는 순수하게 고전적인 방법으로는 도달할 수 없는 '비복제 한계'를 넘어선 수치로, 해당 전송이 완벽한 양자적 성질을 유지한 채 이루어졌음을 입증한다.

이러한 병렬 전송 방식은 채널마다 별도의 순간 이동 장치를 설치할 필요가 없어 경제적이다. 동일한 물리적 시스템 내에서 처리할 수 있는 정보량을 획기적으로 늘릴 수 있어, 향후 초고속·대용량 양자 네트워크 구축의 핵심 기반이 될 것으로 보인다.


사이테크데일리에 따르면 연구팀은 "이번 연구를 통해 여러 양자 상태를 병렬로 보낼 수 있을 뿐만 아니라 고전 채널의 위상만으로 전송량을 조절할 수 있음을 증명했다"고 밝혔다. 이는 양자 얽힘 기반의 통신 링크를 실용적인 수준으로 확장할 수 있는 중요한 기술적 도약으로 평가받는다.
전문가들은 이번 성과가 양자 컴퓨터 간의 데이터 전송이나 보안성이 극대화된 양자 인터넷망의 실현을 앞당기는 기폭제가 될 것으로 내다보고 있다.


이태준 글로벌이코노믹 기자 tjlee@g-enews.com