최근 구글은 새로운 양자칩 '윌로우'를 국제학술지 '네이처'에 공개했다. 특정 작업에서 현재 슈퍼컴퓨터로 10셉틸리언(10의 24제곱)년이 걸리는 작업을 단 5분 만에 해결하는 연산 속도다. 그동안 양자컴퓨터 상용화를 가로막는 고질적 난제인 '오류정정' 문제를 해결할 수 있는 획기적 기술이라고 강조했다. 그러나 전문가들은 양자컴퓨터가 상용화되기까진 아직 갈 길이 멀다고 전하고 있다.

양자컴퓨팅(Quantum Computing)은 양자비트(큐비트)라는 기본 단위를 사용해 정보를 처리한다.

양자기술과 인공지능(AI)의 결합으로, 기존 디지털 컴퓨터가 해결하기 어려운 복잡한 계산을 초전력과 높은 보안성으로 수행할 수 있어 인공지능 전환(AX) 시대 새로운 핵심기술로 자리잡을 가능성이 높다.

양자 알고리즘을 통해 데이터 분석, 최적화 문제 해결, 머신러닝 등 다양한 분야에서 혁신적인 성과를 기대할 수 있다.

특히 신약개발 과정에서 양자 알고리즘을 활용해 정확하고 빠르게 결과를 도출할 수 있다. 또 금융·물류·기후 예측·암호 해독 등 다양한 산업 분야에 적용돼 생산성을 높이고 새로운 비즈니스 모델을 창출하며 새로운 가능성을 여는 '게임체인저'로 기대를 모으고 있다.

기존 컴퓨터와 양자 컴퓨터의 비교. (IITP 제공)

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◇양자컴퓨팅 산업 미래 성장 가능성 무궁

영국 물리학자 '마이클 패러데이'가 '전자기 유도 법칙'을 발견한지 100년이 지나서 에니악 컴퓨터가 개발되며 정보화 시대를 열었다.

2025년은 독일 '베르너 하이젠베르크'가 행렬역학을 발표하며 양자역학 시작을 알린지 100주년이 되는 해다. 이제 양자기술이 그간 성과를 바탕으로 상업적 활용 가능성을 높이며 우리 일상속으로 서서히 스며들 준비를 하고 있다.

미국 물리학자 '리처드 파인만'은 “양자역학을 완벽하게 아는 사람은 아무도 없다”고 했다. 당장에 양자컴퓨터가 고전 컴퓨터를 대체하는 것이 아니라 특정 문제를 해결하고 다양한 산업 분야에서 활용 도구로 자리잡는 데 수년이 소요될 것으로 예상된다.

그러나 향후 세상을 바꿀 기술임을 인식해 현재 구글, IBM, 마이크로소프트(MS) 등 많은 글로벌 기업이 양자컴퓨팅, 양자센싱 및 통신 기술을 상용화하기 위해 모든 역량을 집중하고 있다.

이들은 클라우드 기반 양자컴퓨팅 플랫폼을 통해 기업과 연구자들이 양자 알고리즘을 테스트하고 활용할 수 있는 다양한 기회를 제공하고 있다.

시장조사기관 '가트너'의 2025년 10대 전략기술 트렌드 보고서에서도 “새로운 컴퓨팅의 지평과 함께 양자컴퓨팅이 혁신적인 비즈니스 모델을 창출할 것”이라고 전망했다. '맥킨지'에 따르면 양자컴퓨팅 시장은 2023년 1200조원에서 2035년 2700조원까지 급격히 성장할 것으로 예측됐다.

◇양자컴퓨팅 시대 준비와 대책

우리나라도 “2030년까지 한국형 양자컴퓨터를 개발하는 등 글로벌 4대 양자컴퓨팅 국가로 거듭나겠다”고 천명했고, 선진국과 기술격차를 줄이기 위해 노력을 경주하고 있다. 양자컴퓨팅이 가진 잠재력에도 불구하고 해결해야 할 도전 과제가 많다.

양자 상태의 유지 및 오류 수정, 고수준 양자 알고리즘 개발, 소형화, 소자화, 공정기술 확보를 위한 도전·혁신적 연구개발(R&D) 추진이 중요할 것이다.

산·학·연·관이 협력해 양자컴퓨팅 생태계를 조성하고 인재를 양성하며, 윤리적·법적 이슈들을 고려해 미래산업 적용을 위한 기준을 마련해야 할 것이다. 또 해외 우수인재 유치와 글로벌 파트너십 활동 전개 등도 차질없이 이행해야 한다.

이런 노력이 결실을 맺을 때 양자 컴퓨팅은 우리 경제의 새로운 성장 동력으로 자리매김할 것이며, 글로벌 리더로 발돋음할 수 있을 것이다. 미래를 향한 도전과 혁신을 두려워하지 않고, 양자컴퓨팅의 잠재력을 최대한 활용하는 우리의 노력이 더 나은 미래를 만들 것이다.

글: 도승희 정보통신기획평가원(IITP) 연구위원

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