[디지털데일리 이안나기자] 양자컴퓨터가 인공지능(AI)과 결합해 기존 컴퓨팅 한계를 뛰어넘는 ‘퀀텀AI’ 시대가 본격화하고 있다. 전문가들은 양자컴퓨터가 그래픽처리장치(GPU)·중앙처리장치(CPU)를 대체하는 것이 아니라 함께 작동하며 기존 컴퓨터로는 풀 수 없었던 문제들을 해결할 것이라고 입을 모았다.

24일 과학기술정보통신부와 정보통신기획평가원(IITP)은 미래양자융합포럼과 함께 서울 드래곤시티 한라홀에서 ‘2026 IITP 테크·퓨처 인사이트 콘서트’를 개최했다. 이번 콘서트는 글로벌 양자산업을 이끄는 핵심 기업들과 국내 산·학·연 전문가들이 모여 퀀텀AI가 가져올 산업계 지각변동을 조망하고 미래 경쟁력 확보를 위한 전략을 공유했다.

프랑스 양자 컴퓨터 기업 콴델라코리아 김유석 지사장은 양자 기계학습(QML: Quantum Machine Learning) 기반 AI 시장 변화와 실증 사례를 통해 유럽 내 최신 양자 컴퓨팅 도입과 산업계 시사점을 분석했다.

김 지사장은 “양자컴퓨팅 경쟁력은 칩 스펙이 아니라 양자처리장치(QPU)가 GPU·CPU와 어떻게 협력하는지, 그리고 그 위에서 돌아가는 알고리즘을 누가 잘 만드느냐에 달려 있다”고 강조했다. QPU는 연산 속도와 메모리 측면에서 아직 기존 처리장치보다 열세지만 GPU와 CPU가 처리하지 못하는 복잡한 연산 영역을 담당해 전체 시스템의 성능을 확장하는 역할을 한다는 설명이다.

그는 양자컴퓨팅과 AI 기술 발전 방향이 비슷하다는 점을 짚었다. 트랜스포머 구조가 등장한 지 8년 만에 챗GPT가 세상을 바꿨듯 양자 분야에서도 지금 어떤 씨앗을 심느냐가 향후 경쟁력을 좌우한다는 것이다. 김 지사장은 “양자 컴퓨터 시장은 초기 진입자가 시장의 90%를 선점하는 구조”라며 “현재 하드웨어 상용화 이전 단계에서 알고리즘 역량과 인력을 확보해 두는 것이 결정적”이라고 주장했다.

콴델라는 이를 위해 ‘멀린(Merlin)’이라는 프레임워크를 개발했다. 알고리즘을 저수준 언어로 시뮬레이션한 뒤 GPU에서 가속 검증을 거쳐 QPU에 적용하는 3단계 방식이다. 이 프레임워크를 활용해 유럽 기업들과의 파일럿 프로젝트를 진행한 결과 16개월 만에 산업에 실제 적용 가능한 유용 알고리즘 3개를 발굴하는 성과를 냈다. BMW·에어버스와는 자율주행용 야간 이미지 품질 개선 실험을 진행했다.

다만 현재 QML 연구에 대해선 냉정한 시각도 내놨다. 김 지사장은 “긍정적 효과를 주장하는 연구가 80% 가량이지만 코드가 공개되지 않고 재현되지 않는 사례가 많다”며 검증 가능하고 공개 가능한 형태의 프레임워크와 방법론 구축이 선행돼야 한다고 지적했다.

이처럼 업계가 ‘검증’을 화두로 꺼내는 건 양자 컴퓨팅이 과장과 기대가 뒤섞인 단계를 넘어 실질적 성과를 증명해야 하는 시점에 들어섰다는 방증이기도 하다. 표창희 IBM코리아 상무는 올해가 바로 그 증명의 해가 될 것이라고 선언했다. IBM이 올해 목표로 내세운 ‘양자 우위(Quantum Advantage)’란 단순히 양자컴퓨터가 빠르다는 차원을 넘어 기존 고전 컴퓨터로는 사실상 풀 수 없었던 문제를 비용과 속도, 정확도 세 측면에서 검증 가능하게 해결하는 것을 의미한다.

표창희 IBM코리아 상무는 2026년이 양자 우위 달성의 전환점이 될 것이라고 선언했다. 양자 우위란 단순히 양자컴퓨터가 빠르다는 차원을 넘어 기존 고전 컴퓨터로는 사실상 풀 수 없었던 문제를 비용과 속도, 정확도 세 측면에서 검증 가능하게 해결하는 것을 의미한다.

표 상무는 “주장만으로는 부족하다”며 IBM이 오픈소스 기반 ‘퀀텀 어드밴티지 트래커’ 플랫폼을 통해 전 세계 연구자들과 공개 검증을 진행 중이라고 밝혔다. 현재 14개 과제가 등록돼 있다.

IBM은 이미 2023년 양자컴퓨터가 고성능 고전 컴퓨터 대비 효율 우위를 보인 ‘양자 유용성’ 단계를 달성했고 네이처 논문으로 검증을 마쳤다. 올해는 한 단계 높은 양자 우위를 달성하는 동시에 최신 오류 완화 프로세서인 ‘헤론(Heron)’을 하반기 국내에 설치·운영할 계획이다. 2029년에는 논리 큐비트 기반 대규모 오류 내성 시스템 ‘스탈링(200 논리 큐비트)’을 서비스할 계획이며 2033년에는 ‘블루 제이(Blue Jay)’로 10억 게이트 이상 연산을 목표로 하고 있다.

표 상무가 특히 강조한 것 역시 QPU 독자 작동이 아닌 하이브리드 아키텍처였다. IBM은 AMD와 CPU·GPU 통합 아키텍처를, 시스코와 저지연 네트워크 연결을 협력해 QPU·GPU·HPC가 하나의 시스템처럼 작동하는 ‘양자 중심 슈퍼컴퓨팅(QCSC)’구조를 구현했다.

이 구조를 활용해 일본 이화학연구소(RIKEN)와 진행한 실험에서는 기존 고전 컴퓨터로 수만 년이 걸릴 것으로 추정되던 철-황 클러스터 분자 시뮬레이션을 단 2시간 만에 처리하는 성과를 냈다. 모더나와는 mRNA 2차 구조 폴딩 예측에 양자 최적화 알고리즘을 적용해 차세대 치료제 설계 신뢰성을 높이는 작업도 진행 중이다.

표 상무는 “양자컴퓨터 승부는 칩 스펙이 아닌 생태계”라고 정리했다. 큐비트 수가 중요한 게 아니라 HPC·AI·양자가 함께 작동하는 생태계를 어떻게 구축하느냐가 관건이라는 설명이다.

오후에는 기술·산업 적용 세션이 이어질 예정이다. 연세대, 카이스트(KAIST), 육군사관학교 등 학계 연구자들이 양자-AI 융합 알고리즘 개발과 화학 분자 특성 연구 사례를 발표한다. 이어 메가존클라우드, IQM코리아, 퀀텀인텔리전스 등 산업계에서는 기업 도입 전략과 신약 개발, 정밀 합금 설계 등 실증 사례를 공유한다.

구혁채 과기정통부 제1차관은 “퀀텀AI는 디지털 컴퓨팅의 한계를 보완하고 AI의 활용 범위를 확장할 수 있는 글로벌 기술패권 경쟁의 게임체인저” 라며 “과기정통부는 퀀텀AI 연구 및 실증을 단계적으로 확대하고 신약 개발·신소재·국방·보안 등 주요 분야에서 활용 가능성을 넓혀 나갈 수 있도록 전폭적으로 지원하겠다”고 밝혔다.

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