- IBM, 구글, 인텔 등 기술 개발 박차… 국내 삼성, SK도 뛰어들어
- 신약 개발, 금융 모델링 등 다양한 분야 혁신 기대… 정부 1조 원 투자 계획
양자 컴퓨팅이 미래 기술의 핵심으로 주목받으며 글로벌 기업들의 경쟁이 치열해지고 있다. 기존 컴퓨터의 한계를 뛰어넘는 혁신적인 연산 능력으로, 암호화, 신약 개발, 금융 모델링 등 다양한 분야에서 획기적인 변화를 가져올 것으로 기대된다.
양자 컴퓨팅은 양자역학의 원리를 이용해 정보를 처리하는 기술이다. 기존 컴퓨터가 0과 1의 이진법을 사용하는 것과 달리, 양자 컴퓨터는 '큐비트'라는 양자 비트를 사용한다. 큐비트는 중첩 상태를 가질 수 있어, 동시에 여러 계산을 수행할 수 있다. 이러한 특성으로 인해 특정 문제에 대해서는 기존 컴퓨터보다 훨씬 빠른 속도로 해결책을 찾을 수 있다.
이에 시장을 선점하려는 글로벌 기업들의 양자 컴퓨팅 기술 개발 경쟁이 치열하다. IBM은 2023년 433 큐비트 프로세서 '오스프리(Osprey)'를 공개했으며, 2025년까지 4,000 큐비트 이상의 프로세서를 개발하겠다는 목표를 밝혔다. 구글은 2019년 53 큐비트 프로세서 '시카모어(Sycamore)'로 양자 우위를 달성했다고 주장해 화제를 모았으며, 최근에는 오류 정정 기술에서 큰 진전을 이뤘다고 발표했다. 마이크로소프트는 위상학적 큐비트 기술을 개발 중이며, 인텔은 실리콘 기반의 양자 칩 '호스 리지'를 선보였다. 아마존과 알리바바 등 클라우드 기업들도 양자 컴퓨팅 서비스를 제공하기 시작했다. 중국의 경우, 국가 차원에서 대규모 투자를 진행 중이며, 최근 중국과학기술대학 연구팀이 66 큐비트 프로세서로 양자 우위를 달성했다고 발표했다. 또한 김재완 박사가 공동 창업한 아이온큐는 이온 트랩 방식의 양자 컴퓨터를 개발하고 있으며, 2021년 뉴욕 증권거래소에 상장된 최초의 순수 양자 컴퓨팅 기업이다.
국내에서도 양자 컴퓨팅 연구가 활발히 진행 중이다. 삼성전자는 IBM과 협력하여 양자 컴퓨팅 기술을 배터리와 반도체 개발에 적용하고 있다. SK텔레콤은 IDQ라는 양자암호통신 기업을 인수하고, 양자 컴퓨팅 기술 개발에 투자하고 있다. LG전자도 양자 컴퓨팅 연구소를 설립하고 관련 기술 개발에 나섰다. 정부 차원의 지원도 이어지고 있다. 과학기술정보통신부는 '양자기술 연구개발 투자전략'을 수립하고 2030년까지 약 1조 원을 투자할 계획이다. 한국과학기술연구원(KIST)은 최근 양자 얽힘 상태를 안정적으로 유지하는 기술을 개발해 주목받았으며, 한국과학기술원(KAIST)과 서울대 등 주요 대학에서도 관련 연구가 활발히 진행되고 있다.
양자 컴퓨팅의 잠재력은 막대하다. 복잡한 분자 구조를 시뮬레이션해 신약 개발 속도를 높이고, 금융 시장의 리스크를 더 정확히 예측할 수 있다. 머크(Merck)와 바이오젠(Biogen) 등 제약회사들은 이미 양자 컴퓨팅을 신약 개발 과정에 도입하기 시작했다. 또한, 현재 사용 중인 암호화 체계를 무력화할 수 있어 새로운 보안 기술 개발의 필요성도 제기되고 있다. 이에 따라 양자암호통신 기술 개발도 병행되고 있다.
그러나 양자 컴퓨팅 기술은 아직 초기 단계다. 양자 상태의 불안정성과 오류 문제가 주요 과제로 남아있다. 연구진들은 양자 오류 정정 기술 개발에 주력하고 있으며, 점진적인 성과를 내고 있다. 또한, 실용적인 양자 컴퓨터를 위해서는 현재보다 훨씬 많은 큐비트가 필요하며, 이를 안정적으로 제어하는 기술도 요구된다.
전문가들은 향후 5-10년 내에 실용적인 양자 컴퓨터가 등장할 것으로 전망한다. 이는 산업 전반에 큰 변화를 가져올 것으로 예상되며, 새로운 비즈니스 모델과 일자리 창출로 이어질 전망이다. 맥킨지는 2035년까지 양자 컴퓨팅 관련 시장이 1조 달러(1,361조 9,000억 원) 규모로 성장할 것으로 예측했다. 양자 컴퓨팅은 21세기의 게임 체인저가 될 것으로 보인다. 기술 발전 속도가 빨라지는 만큼, 지속적인 연구와 투자가 필요하다. 글로벌 기업들과의 기술 격차를 줄이고 양자 컴퓨팅 시대를 선도하기 위해서는 국가적 차원의 전략과 지원, 그리고 산학연 협력이 더욱 강화되어야 할 것이다.
