"세계 최장거리 성공"···신형 양자통신위성 과시한 中

◆엔비디아 퀀텀데이 앞두고 '1만 2900㎞' 성과 공개
남아공과 시험교신, 네이처에 발표
기존 무게보다 10배 줄어든 23㎏
해킹 불가능한 QKD 주도권 노려
양자위성판 스타링크 구축도 구상
이르면 내년 4기 추가 발사 계획

양자통신위성을 설명한 그림. 사이언스 유튜브 캡처

[서울경제]

중국이 신형 양자통신위성을 활용해 1만 ㎞가 넘는 세계 최장거리의 양자통신에 성공했다. 중국은 이를 통해 해킹 불가능한 양자통신 기술은 물론 초소형 위성 기반의 ‘양자판 스타링크’ 기술 선점까지 꾀한다. 특히 엔비디아가 양자 사업 비전을 발표하는 첫 ‘퀀텀데이(양자의 날)’ 개최를 하루 앞두고 성과를 공개하며 전 세계에 기술력을 과시하는 모양새다.

판젠웨이 중국과학원 원사가 이끄는 중국과학기술대학 연구팀은 신형 양자통신위성 ‘지난(제남·Jinan) 1호’를 활용해 베이징과 남아프리카공화국 케이프타운을 잇는 1만 2900㎞ 구간의 양자키분배(QKD) 실험에 성공했다고 19일(현지 시간) 국제 학술지 ‘네이처’에 발표했다. 중국은 2016년 세계 최초의 양자통신위성 ‘모쯔(묵자·micius)호’를 발사해 7600㎞ 구간의 양자통신 기록을 세운 데 이어 2022년 발사한 두번째 위성 지난 1호도 첫 공식 성과를 거두며 최장기록을 스스로 갈아치웠다.

중국의 초소형 양자통신위성 '지난 1호'. 아카이브 사전논문 캡처

양자암호통신으로도 불리는 QKD는 양자역학 원리를 응용해 해킹을 원천적으로 차단하는 차세대 통신 기술이다. 작은 입자가 0과 1의 디지털 정보를 동시에 가질 수 있는 양자중첩 현상을 응용한다. 입자는 정보를 전달하는 과정에서 0으로도 1로도 보일 뿐 아니라 해킹 시도로 입자가 외부의 영향을 받으면 양자중첩 상태가 무너져 정보 자체가 왜곡되기 때문에 제3자가 탈취할 수 없다. 국내에서도 SK텔레콤·KT 등 이동통신사가 지상망을 활용한 기술을 개발 중이며 양자암호 기업 아이디퀀티크(IDQ)의 장비가 최근 처음으로 국가정보원의 보안장비 인증을 받으며 상용화가 추진 중이다.

중국은 나아가 가장 먼저 QKD 장비를 인공위성에 탑재시킨 양자통신위성망, 즉 양자판 스타링크 구축을 구상 중이다. 통신거리에 한계가 있는 지상망 대신 위성망을 통해 대륙 간 연결에 나서겠다는 것이다. 이에 지난1호는 다수 운용이 가능한 마이크로(초소형) 위성으로 개발됐다. 무게는 모쯔호의 10분의 1인 23㎏, 비용은 45분의 1에 불과하다. 지상국 규모도 기존 1만 3000㎏에서 100㎏으로 크게 줄였다. 동시에 성능 지표에서도 단일 위성으로는 최대 규모인 107만 비트의 보안키를 공유할 수 있다는 게 연구팀의 설명이다. 연구팀은 내년 통신사 차이나텔레콤과 함께 4개의 마이크로 위성을 추가로 개발하고 발사할 계획이다.

중국의 초소형 양자통신위성 '지난 1호'. 아카이브 사전논문 캡처

판 원사는 양자통신 관련 실험으로 2022년 노벨 물리학상을 받은 안톤 차일링거의 제자이자 모호와 최근 공개된 구글 동급의 양자컴퓨터 칩 ‘주총즈 3.0’ 개발, 또 이번 지난 1호 실험 성공까지 이끈 중국 양자기술의 주역이다. 중국은 그를 필두로 미국과의 기술 경쟁에 속도를 내고 있다. 중국 정부는 2020년 제14차 5개년 국가과학기술혁신계획을 통해 양자 분야에 150억 달러(22조 원) 이상을 투입한 것으로 추정되며 지난해 10월 ‘국가 자연과학기금 조례’ 개정을 통해 관련 지원 확대에 나섰다.

중국은 특히 엔비디아가 연례 개발자 회의 ‘GTC 2025’의 사상 첫 양자세션으로 마련한 퀀텀데이 직전에 자국 성과를 발표하며 미국에 대한 견제를 강화하는 모습이다. 중국은 앞서 지난해 12월 구글이 윌로 칩을 공개한 직후에도 주총즈 3.0을 아직 정식 출판되지 않은 사전논문 단계에서 공개하며 맞불을 놓은 바 있다. 미국은 민간 주도로 엔비디아가 GTC에서 큐에라·아이온큐 등 양자컴퓨터 기업들과의 협업 및 인공지능(AI)과 양자를 결합한 ‘가속 양자 컴퓨팅’ 기술을 강조했고 최근 마이크로소프트(MS)와 아마존웹서비스(AWS)도 최신 양자 칩을 선봬며 양국의 양자 패권경쟁이 격화하는 양상이다.

한국의 양자기술 수준은 주요 12개국 중 최하위로 평가된다. 정부는 이에 지난주 국가 컨트롤타워인 ‘양자전략위원회’를 출범하고 종합 육성전략인 ‘퀀텀 이니셔티브’를 의결하며 추격에 나섰다. 2032년까지 약 7000억 원을 들여 1000큐비트 양자컴퓨터 등 고난도 기술을 개발하는 양자 분야 첫 대형 연구개발(R&D) 사업 ‘양자 플래그십 프로젝트’에도 착수했다.

김윤수 기자 sookim@sedaily.com