상용 인터넷망서 양자 얽힘 전송…시카고 24.4km 구간 실증

노스웨스턴대 공식 발표와 Optica Quantum에 게재된 연구 논문에 따르면 연구진은 미국 일리노이주 에번스턴과 시카고 도심을 잇는 24.4km 길이의 실제 통신 광섬유에서 양자 얽힘을 분배하는 데 성공했다. 같은 광섬유에는 고용량 일반 인터넷 트래픽도 함께 실렸다.

실험은 노스웨스턴대 에번스턴 캠퍼스 연구실에서 얽힌 광자 쌍을 만든 뒤, 한 광자는 현지에 남기고 다른 광자는 시카고 도심의 스타라이트 국제·국가 통신교환시설까지 보내는 방식으로 진행됐다. 연구진은 양쪽에서 측정한 광자 상태를 비교해 94%가 넘는 얽힘 충실도를 확인했다.

광섬유에는 각각 초당 800기가비트(Gbps)를 전송하는 일반 데이터 채널 2개가 동시에 가동됐다. 여기에 상용 통신 링크가 완전히 채워진 상황을 모사하는 추가 광출력도 실었다. 노스웨스턴대는 이 출력이 최대 초당 36테라비트(Tbps)의 일반 데이터를 전송할 수 있는 수준이라고 설명했다.

양자 신호를 일반 통신에서 발생하는 광학 잡음으로부터 보호하기 위해 파장 대역을 분리했다. 상용 통신은 통신망에서 널리 쓰이는 C-band에 두고, 단일 광자 수준의 양자 신호는 상대적으로 조용한 O-band에 배치했다. 특수 필터도 적용해 일반 데이터 신호에서 흩어지는 빛이 양자 채널에 미치는 영향을 줄였다.

서로 떨어진 두 지점의 측정 시점을 맞추는 일도 핵심 과제였다. 연구진은 정밀 시각 동기화 기술인 화이트 래빗을 이용해 피코초 수준으로 원격 노드를 동기화했다. 이를 통해 높은 배경 잡음 속에서도 한 쌍으로 만들어진 광자를 실시간으로 식별할 수 있었다.

연구진은 이번 결과를 현대식 상용 통신 트래픽이 흐르는 광섬유에서 원격 노드 사이의 얽힘 분배를 시연한 첫 사례라고 밝혔다. 새 양자 전용망을 별도로 구축하지 않고 기존 통신 인프라를 함께 사용할 수 있다는 가능성을 현장 조건에서 보여줬다는 데 의미가 있다.

다만 이번 실험은 양자 얽힘을 원격 지점에 안정적으로 분배한 단계다. 양자 정보를 실제로 전송하는 양자 텔레포테이션이나 범용 양자 인터넷을 구현한 것은 아니다. 연구진은 다음 단계로 상용 트래픽이 흐르는 도시 광섬유망에서 원격 노드 간 양자 텔레포테이션을 실증할 계획이다.

기존 광섬유와 양자 채널의 공존이 확대되려면 장거리 손실, 네트워크 장비와의 호환성, 여러 노드를 잇는 중계 기술, 안정적인 운용 체계가 추가로 검증돼야 한다. 이번 연구는 전용 인프라 비용을 줄이면서 양자 통신망을 단계적으로 구축할 수 있는 기술적 경로를 제시했다.

출처: 노스웨스턴대 공식 발표 https://news.northwestern.edu/stories/2026/07/quantum-internet-leaves-the-lab
출처: Optica Quantum 연구 논문 https://doi.org/10.1364/OPTICAQ.592786