정부, 3년내 50큐비트급 양자컴퓨터 구축한다

2030년까지 100큐비트급 개발...양자인력도 1천명 육성

정부가 오는 2024년까지 50큐비트(qbit, 퀀텀 또는 양자비트)급 양자컴퓨팅 시스템을 구축할 계획이다. 50큐비트 급 양자컴퓨터는 현재 디지털컴퓨터를 추월하는 수준의 컴퓨팅 수준이다. 

IBM, 구글 등 양자컴퓨팅 개발에 공을 들이는 세계 선두권 회사들은 100큐비트급 양자컴퓨팅 시스템 개발을 목표로 하고 있다. 정부는 현재 8큐비트 양자컴퓨팅을 구현할 수 있는 기술을 바탕으로 2024년까지 50큐비트 양자컴퓨팅 기술을 확보하고 2030년까지 100큐비트급 양자컴퓨터를 구축할 계획이다.

2030정부는 30일 최기영 과학기술정보통신부 장관이 주재하는 17회 과학기술관계장관회의를 열고, 이같은 내용의 ‘양자기술 연구개발 투자전략’을 확정했다.

얽힘과 중첩 등 양자 고유의 특성을 활용한 양자 기술은 미래 산업 경쟁력의 핵심으로 꼽힌다. 

양자컴퓨팅은 현재 컴퓨팅 수준보다 30조배 이상 빠른 연산이 가능하다. 이를테면 현존 슈퍼컴퓨터가 2048비트의 소인수분해 형태 RSA 공개키 암호를 푸는데 100만년 이상이 걸리지만, 최고 수준의 양자컴퓨터는 단 1초가 소요된다.

아울러 양자암호통신은 현존 슈퍼컴퓨터로 해킹이나 정보탈취를 원천 차단할 수 있는 암호체제를 갖출 수 있다. 양자암호는 현재 컴퓨팅의 디지털 신호 처리 방식인 0과 1의 조합이 아니라 0과 1  두 가지 개별 상태 외에도 양쪽의 특성을 갖는 상태도 존재하는 특성 때문이다.

이런 이유로 미국은 양자기술을 미국의 안보를 위한 전략기술로 지정했고, 중국도 양자굴기를 표방하고 미국을 빠르게 추격하고 있다. 반면 우리나라는 이미 10년 이상 꾸준히 투자해온 양자기술 선도국에 비해 기술수준과 R&D 투자규모 등이 매우 미흡한 실정이다.

우리 정부도 이에 따라 산학연의 힘을 모아 10년 이상을 내다보고 국가 차원의 중장기 비전과 투자전략을 마련했다. 2030년 양자기술 4대 강국 진입을 목표로 4대 중점 전략을 세웠다.

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■ 50Q비트급 양자컴퓨팅 구축

우선 양자컴퓨터 상용화에 필요한 양자프로세서, 알고리즘, 오류보정, 응용 SW 등 4대 핵심 요소기술에 집중 투자키로 했다. 이를 통해 내녀부터 2024년까지 50 큐비트급 한국형 양자컴퓨팅 시스템(KQIP)을 구축하고, 단계적으로 고도화할 계획이다.

선도국에 근접한 경쟁력을 갖춘 유선 양자암호통신 분야는 성능고도화와 국제표준 선점을 통해 기술 우위를 확보할 예정이다. 특히 무선암호통신은 유선 양자통신의 한계를 보완해 커버리지를 확장하는 방향으로 기술 개발을 지원해 나갈 예정이다.

국내 수요가 분명한 센서는 수요연계형 R&D를 추진해 상용화를 촉진하고, 연구와 산업의 선순환 고리를 확보해 나갈 계획이다.

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■ 양자 핵심인력 1천명 확보

2030년까지 양자 핵심인력 1천명 확보를 목표로 이론과 실습, 기업 프로젝트를 통합 제공하는 박사급 전문과정을 개설한다. 선도국에 박사후연구원을 파견시켜 프로젝트에 참여하고 해외 석학도 초빙한다.

산학연 역량 결집을 통한 협업생태계 구축을 위해 양자분야별 전문인력과 시설을 보유한 출연연 중심으로 허브를 지정하고, 대학과 산업계가 협력기관으로 참여해 협력할 수 있도록 지원할 예정이다.

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■ 양자 전용 파운드리 구축

양자 연구 인프라를 확충하고 단계적으로 고도화를 추진하기 위해 고비용 고사양 장비와 최상의 공정기술을 보유한 양자 전용 팹(파운드리)을 구축한다.

이를 통해 산학연 공동 활용을 지원하고, 알고리즘에 대한 연구와 검증 지원을 위해 양자컴퓨터를 모사하는 양자가상머신을 올해 구축할 계획이다.

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■ Q-플래그십 프로젝트 가동

양자 기술의 활용과 산업 혁신을 촉진하기 위해 산학연이 참여하는 민관 파트너십(PPP)을 구성키로 했다. PPP는 학문적 난제, 산업혁신, 공공 사회 문제 등 양자 기술의 적용이 가능한 난제를 발굴한다.

아울러 Q-플래그십 프로젝트로 난제를 해결해 경제 사회적으로 유용한 성과 사례 창출을 지원할 계획이다.

이밖에 연구 단계에서부터 향후 산업화를 고려, 국제 표준화 그룹에 참여하는 등 국제 표준화를 전략적으로 지원한다.

최기영 과기정통부 장관은 “글로벌 기술경쟁 시대에 양자기술 분야에서 경쟁력을 확보하기 위해 우리가 강점을 가지고 있는 ICT 인프라, 반도체 역량 등을 활용하여 민-관이 함께 총력 대응해 나가도록 하겠다”고 밝혔다.