중국 중성원자 생태계, 11,022원자 포집·99.84% 2큐비트 충실도 달성…QEC는 미국 후행

리뷰 논문의 배경과 범위

정보공정대학 연구팀이 작성한 이 리뷰 논문은 중성원자 양자컴퓨팅 분야의 약 25년치 진전을 추적한다. QuEra, Atom Computing, Pasqal 등 서방 주요 기업들의 이정표와 함께, 중국 학계 연구실과 신생 스타트업의 구체적인 성과를 체계적으로 도표화했다. 단순한 현황 나열에 그치지 않고 글로벌 경쟁 구도 내에서 중국의 기술적 위치를 다각도로 분석하는 것이 이 논문의 특징이다.

학계: 세계 최대 원자 배열과 고충실도 게이트

중국 학계의 가장 두드러진 성과는 두 기관에서 나왔다.

USTC 판지웨이 팀은 2025년 8월 인공지능 기반 고속 공간광변조기(SLM)를 활용해 2,024개 원자로 구성된 결함 없는 2D·3D 배열을 60밀리초 내에 구성하는 프로토콜을 구현했다. 2큐비트 게이트 충실도 99.84%, 단일 큐비트 충실도 99.97%, 판독 충실도 99.92%를 기록했으며, 2026년에는 비파괴 보조 판독 및 피드백 제어를 통한 미드서킷 측정도 시연했다.

칭화대 자이후이 팀은 기존 현미경 대물렌즈 대신 직경 2cm의 평면 메타서피스 칩을 진공 챔버 외부에 배치하는 방식으로 135×135 격자(18,225개 격자점)에 평균 11,022개 원자를 안정적으로 가두는 데 성공했다. 그래프 신경망 기반 재배열 알고리즘 추이펑(Zhui Feng)을 활용해 10,000원자 규모 정렬 작업을 20ms 이내에 완료했다.

푸단대는 1,000원자 플랫폼에서 회로 깊이를 O(√n)에서 O(log₂n)으로 줄이고 병렬 원자 이송 손실률을 1% 미만으로 유지했다. 우한 소재 정밀측정연구원(APM, CAS)은 87Rb-85Rb 이중 동위원소 얽힘 게이트와 광섬유 끝단 마이크로렌즈를 이용한 소형 개별 어드레싱 구조를 선보였다.

상용화: 캐비닛 규모 시스템과 이터븀 플랫폼

중국 상용 중성원자 분야에서 가장 앞선 기업은 우한의 중커쿠위안이다. 2025년 초 Hanyuan 1 기반 실험 플랫폼 두 대를 납품한 데 이어, 2026년에는 이중 캐비티·이중 코어 구조의 Hanyuan 2를 출시했다. 500개 이상의 광학 핀셋, 300ms를 초과하는 결어긋남 시간(T2), 단일 큐비트 충실도 99.9% 이상, 2큐비트 충실도 99% 이상을 갖추며, 서버랙에서 7kW 미만 전력으로 운용된다. 부품의 80% 이상을 국내에서 조달하며 1,000큐비트급 Hanyuan 3을 개발 중이다.

상하이의 타이이량셩은 2026년 초 설립되어 이터븀-171(¹⁷¹Yb) 플랫폼을 지향하는 중국 최초의 상용 벤처다. 핵스핀 클럭 상태를 활용한 긴 결어긋남 시간과 텔레콤 대역 광 인터커넥트를 강점으로 내세우며, 2026년 엔젤·프리A 라운드를 통해 총 4억 위안(약 5,600만 달러)을 조달했다.

베이징의 량이완샹은 2024년 설립 후 500원자 이상 핀셋 플랫폼에서 2큐비트 충실도 99.5% 이상을 달성하고, 국내 파운드리와 협력해 집적 광학 칩을 개발 중이며 2027년까지 1,000큐비트 내결함성 시스템을 목표로 한다. 중치우량과 쉬안샹 테크는 칩 규모 메타서피스 기반 백만 핀셋 광학 필드 패턴을 검증해 기존 SLM·AOD 한계를 우회하는 100,000원자 포획 경로를 제시했다.

강점과 격차: 물리 성능은 선두, 논리 큐비트는 미국 추격 중

리뷰 논문은 중국이 배열 크기, 재배열 속도, 게이트 충실도 등 물리 하드웨어 지표에서 서방 선도 기관과 대등하거나 앞서는 수준에 도달했다고 평가한다. 레이저 시스템, 진공 챔버, 고NA 렌즈, 제어 전자장치 분야의 국내 공급망도 빠르게 성숙하고 있다.

그러나 시스템 수준의 QEC와 알고리즘 내결함성에서는 미국에 뒤처진다고 명시한다. QuEra·하버드가 48개 논리 큐비트에서 트랜스버설 논리 게이트를, Atom Computing이 토릭 코드에서 다회차 연속 신드롬 추출을, Infleqtion이 논리 큐비트 기반 쇼어 알고리즘 구현을 각각 달성한 것과 비교해, 중국 생태계는 미드서킷 측정 기초 단계에서 능동적·다회차 QEC 사이클로 이제 막 진입하는 단계다. 물리 게이트 시연과 연속 내결함성 논리 연산 사이의 간극을 좁히는 것이 2027년을 향한 중국 중성원자 로드맵의 핵심 과제다.