"AI 다음은 양자···한국, 美·日 비해 투자 초라"

지디넷코리아, 전문가 9인 좌담회..."급소 기술 개발 등 정교한 정책 필요"

양자(퀀텀)는 우리 정부가 꼽은 미래 빅3 게임체인저 중 하나다. 앞서 정부는 지난 4월 양자 강국 달성을 위한 '퀀텀 이니셔티브'를 발표했다. 우리나라는 물론 세계는 향후 10년 전후로 양자컴퓨터, 양자센싱, 양자통신이 세상을 뒤흔들 것으로 전망한다. 기술통제도 시작됐다. 미국은 퀀텀 센싱과 퀀텀 정보 등을 상거래 통제 목록에 포함시켰다. 영국은 아예 34큐비트 이상 퀀텀 컴퓨터의 수출을 규제하고 있다. 양자는 기술 개발 난이도가 높고, 그만큼 대단위 투자가 필요하다.  지디넷코리아는 산·학·연·관 전문가 9인을 초청해 '양자 코리아'의 현주소를 살펴보고 어디로 가야할 지를 모색한 좌담회를 최근 개최했다. 내용이 방대해 이 좌담회 내용을 3회에 걸쳐 소개한다 (편집자 주)

지디넷코리아가 양자(퀀텀) 과학기술과 산업을 진단하는 좌담회를 개최했다. 왼쪽부터 김동호 메가존클라우드 부사장, 표창희 IBM 본부장, 방승현 오리엔텀 대표, 김성혁 LG전자 수석연구위원, 백한희 IBM 일본사업총괄본부장, 전석남 과기정통부 사무관, 이용호 한국표준과학연구원 단장, 김은성 KAIST양자대학원장, 엄상윤 IDQ대표, 방은주 지디넷코리아 부장.

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<게재순서>

<상>양자 과학기술·산업 현황 및 이슈

<중>업계가 양자에 사활건 이유

<하>'퀀텀코리아’, 어디로 가야하나

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<참석자> (가나다순)

-김동호 메가존클라우드 양자컴퓨팅 사업 총괄 부사장

-김성혁 LG전자 CTO부문 Quantum AI 수석연구위원/상무

-김은성 KAIST 양자대학원장

-방승현 오리엔텀 대표

-백한희 IBM Quantum 일본 사업총괄본부장

-엄상윤 IDQ 대표

-이용호 한국표준과학연구원 초전도양자컴퓨팅시스템연구단장

-전석남 과학기술정보통신부 양자과학기술산업과 사무관

-표창희 IBM 퀀텀 사업본부장/상무

※사회=방은주 지디넷코리아 전문기자, 정리=박희범 지디넷코리아 과학전문기자

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"IBM, 올 하반기 세계서 다섯 번째로 국내에 127 큐빗 양자 컴퓨터 설치"

◇사회(방은주 지디넷코리아 부장)=지난해에 이어 두 번째 양자 전문가 좌담회를 개최한다.  1년이 지난 시점에서 정부도 ▲양자 ▲첨단바이오 ▲AI· 반도체를 3대 게임 체인저로 정하고, 이니셔티브를 선언했다. 사실 AI는 최근 대중성을 확보했지만, 양자는 여전히 대중화에 물음표가 붙어 있는 게 사실이다. 10년 전 만해도 열에 아홉은 양자에 대해 비관적이었다. 그런데, 우리는 지금 양자의 가능성을 보고, 여기 모였다. 최근 양자관련 행사에 물리학회장이 축사하러 오는 걸 보고, 의구심이 가능성을 넘어 확신으로 가고 있다는 생각을 했다. 좌담회 본격 시작에 앞서 각자 하는 일부터 소개해 달라. 

◇김성혁(LG전자 수석연구위원/상무)=LG전자 CTO 부문 인공지능연구소에서 퀀텀 조직을 맡고 있다. 우리는 회사가 갖고 있는 현실적인 여러 난제들을 해결하기 위해 양자컴퓨터 기술을 활용하려 한다. 예를 들어, 제품을 제작하고 설계하는데 있어서 새로운 물질을 찾는다거나, 제품의 어떤 현상 파악을 파악하고 이해하기 위해 양자컴퓨터를 활용하고 있다. 이를 위해 IBM과 파스칼(Pasqal) 등 여러 업체들과 협업하고 있다.

백한희 IBM Quantum 일본 사업총괄본부장(왼쪽)과 김성혁 LG전자 CTO부문 Quantum AI 수석연구위원/상무.

◇백한희(IBM Quantum 일본 사업총괄본부장)=양자 프로세서를 디자인하고 만드는 것을 포함해 양자 컴퓨터로 박사학위를 받았다. 대학원 때 시작했으니 24년 됐다. IBM에서도 양자 프로세서와 하드웨어 R&D를 했다. 최근 5년간은 소프트웨어와 알고리즘, 애플리케이션 등의 분야에도 전문성을 키워가고 있다. 2020년부터 2년간 IBM의 모든 양자 관련 기술개발, 사업의 최고책임자인 제이 감베타 (Jay Gambetta)의 기술보좌관을 역임했고, 최근엔 IBM에서 양자 생태계 개발과 파트너십을 수립하는 일을 했다. 대표적인 일이 동경대와의 10년 기술개발 파트너십, 그리고 리켄(RIKEN, 이화학연구소)와의 양자컴퓨터와 슈퍼컴퓨터를 통합하는 파트너십이다.

올해 일본으로 옮겨 일본 IBM의 양자사업 부문 총 책임자로 근무하고 있다. 글로벌 IBM 퀀텀 사업부보다 규모는 작지만 IBM 일본 퀀텀 사업부는 소프트웨어, 하드웨어, 애플리케이션 알고리즘 그리고 비즈니스 클라이언트 등 양자 기술개발 사업의 모든 분야를 담당하는 팀들로 구성돼 있으며 글로벌 IBM 퀀텀 사업부와 긴밀하게 협업 하고 있다.

◇방승현(오리엔텀 대표)=현재 하나은행과 국민은행 외 금융 알고리즘 개발을 위한 연구을 진행 중이다. 서울시와 교통(traffic) 분산처리 과제을 진행한다. 기후 예측 관련해서는 바스프(BASF)논문을 기초로 파스칼(Pasqal)과 함께 최근 열린 퀀텀코리아 행사에서 기상청 관계자를 초대해 POC(개념증명)를 시연했다.

내년에는 본격적으로 양자 애플리케에션을 하드웨어하고 연결할 수 있는 풀 스택, 다시 말해 미들웨어(middleware)쪽에 집중할 계획이다. 이를 위해 현재 국내외 기업과 파트너십을 강화 하고있다.

◇엄상윤(IDQ 대표)=아이디퀀티크(IDQ) 한국대표를 맡고 있다. IDQ를 두고 한국회사냐 스위스 회사냐 얘기가 좀 있다. IDQ는 지난 2001년 스위스 제네바대학교에서 스핀오프했다.

방승현 오리엔텀 대표(왼쪽)와 엄상윤 IDQ 대표.

 SK텔레콤은 지난 2011년부터 양자 기술과 관련한 연구소를 운영했다. 당시 아이디퀀티크하고 기술 교류나 특허 IP 등의 협력이 이루어졌다. IDQ가 양자물리학 현상을 계측하기 위한 양자센싱 장비를 개발하고, 세계 최초로 QRNG(Quantum Random Number Generator: 양자난수생성기)를 만들다보니, SK텔레콤 측이 실험할 때 많이 활용됐다. 싱글포톤디텍터(SPAD)도 많이 쓰는 등 SK텔레콤과 협업을 많이 했다. 그러다 2018년 SK텔레콤이 대규모 투자를 했다.

투자하면서 연구소가 한국법인이 됐다. 우리 회사 대주주가 SK스퀘어와 SK텔레콤이다. 현재 QKD(Quantum Key Distribution: 양자키분배 장비) 양자통신 쪽 장비를 많이 만들고, 그 다음에 싱글포톤디텍터라든지, QRNG 반도체 칩을 만든다. 이걸 가지고 가장 많이 하는 것은 5년째 삼성전자와 갤럭시 퀀텀폰 시리즈를 만들고 있다. 매년 50만대 씩 누적 200만대이상 국내에서 팔았다.

해외 컨퍼런스에 나가보면 상용화가 부족한 양자분야에서 QRNG칩이 모바일에 들어간 점에 대해 다들 놀라워한다. 한국시장은 SK텔레콤에서 광고를 하다 보니 그냥 그런가 보다 하는 분위기다. 하지만, 세계 최초로 B2C 시장에 양자가 적용된 사례이다 보니 전 세계에서 연락이 많이 온다. 우리는 이 칩을 이용해 기존 네트워크 보안장비, IoT 장비 회사들이 일종의 양자 시장에 초기 진입할 때 기초 단계로 QRNG의 랜덤 넘버 가지고 보안성을 좀 올린다든지 하는 작업을 많이 지원하고 있다. 그런 협업을 하고 있는 회사들을 중심으로 최근 SK텔레콤이 X-Quantum(엑스퀀텀)이라는 일종의 양자 기업 간 협의체를 만들었다. 

최근에는 우리 장비 중 SNSPD(Superconduct Nanowire Single Photon Detector: 초전도 나노 와이어 싱글 포톤 디텍터)라는 장비가 있는데, 그 장비를 양자 연구하는 쪽에서 많이 쓴다. 해외에서 보면 광학 기반의 양자 컴퓨터 개발하는 회사로 오르카(Orca) 등이 있는데, 이런 쪽외에 양자연구 기업들과 협업을 많이 한다. 향후 우리나라 양자연구기관들과도 많은 협업을 기대하고 있다.

◇표창희(IBM Quantum사업본부장/상무)=IBM 리서치(Research) 소속으로 국내 및 APAC대상으로 양자 컴퓨팅 관련 사업개발을 총괄한다. 기업들을 비롯해서 학교나 정부기관들과 함께 협업 방안을 도모하고, 연구 협력과제도 함께 발굴한다. 현재 송도 연세대학교 국제캠퍼스 내에 IBM 퀀텀 시스템 원(Quantum system One)을 설치 중이다. 올해 하반기 내에 세계에서 다섯 번째로 국내에 양자 컴퓨터(127 큐비트)를 설치, 서비스를 제공할 예정이다.

"표준연, 35년전 양자물리연구실 차려"

◇이용호(한국표준과학연구원 초전도양자컴퓨팅시스템연구단장)=표준과학연구원은 국가표준과 측정기술을 연구하는 곳이다. 원래 표준연구소였는데, 1990년 대 출연연 통폐합 분위기에서 기초과학지원연구소와 천문대(현 천문연구원)가 밑으로 오게 됐다.

그러면서 표준에 과학을 붙여서 한국표준과학연구원이 태동했다. 나중에 천문연구원과 기초과학지원연구원이 분리됐다.

이용호 한국표준과학연구원 초전도양자컴퓨팅시스템연구단장(왼쪽)과 전석남 과기정통부 양자과학기술산업과 사무관.

양자 컴퓨터에 대해 물리학자들은 부정적인 면을 찾으려 굉장히 노력한다. 그런 논문도 쓴다. 그럼에도 공학적으로는 양자컴을 활용하고, 산업적으로 만들려는 노력을 하고 있다. 물리학자들은 활용보다는 물리학적으로 새로운 것을 찾는데 관심이 많다.

현재 20큐비트와 50큐비트 시스템을 개발하는 책임을 맡고 있는데, 과제에 참여하는 연구자의 시각을 한 방향으로 모아서 결집력을 높이려고 노력하고 있다.

우리가 양자 과학기술을 연구 개발하고 투자하는 목적을 바르게 인식하는 것이 중요하다. 양자 과학 분야에 논문을 쓰기 위한 목적인지 아니면 기술적으로 차세대 산업으로, 반도체와 2차 전지에 이은 전략기술 확보와 양자경제로 연계시킬 거냐 이것에 따라 추진 철학이 많이 다르다. 지금 상당히 혼재돼 있다. 나는 35년 전 연구소에 들어갔는데, 그 때 연구실 이름이 양자물리연구실이었다. 양자기술 연구를 한 지 35년 됐다. 그 때 조셉슨 전압 표준, 양자 홀 저항 표준, 초전도 양자소자인 스퀴드를 이용한 정밀측정 연구를 시작했다. 이 중에서 스퀴드를 이용한 심자도와 뇌자도 측정 기술 개발로 초기기술료 100만 달러 이상 되는 대형 기술이전도 4건을 성사시켰다.

2년 3개월 전 국가 양자컴퓨팅 인프라 구축 프로젝트의 책임을 맡게 되었다. 국내 여건으로는 매우 어려운 목표이다. 올 연말 20큐비트 동작 시연을 하려 한다.

◇김은성(KAIST 양자대학원장)=양자 대학원이다 보니, 미션이 여러 가지다. KAIST에서 양자 연구와 교육을 담당하고 있고, KAIST 주관 양자대학원이라는 에듀케이션 컨소시엄을 통해 8개 거점 국립대와 함께 양자 교육 프로그램을 만들어 같이 교육한다.

물리학은 정체성 자체가 양자다. 양자를 빼고는 다른 걸로 생각하기 어렵다. 박사 학위할 때 양자 유체, 양자 고체를 연구했다. 유체, 고체가 왜 퀀텀이야 하는 부분에서 물리학자들이 관심을 많이 가져왔다.

물리학자들이 관심을 가졌다는 말은 쓸모가 별로 없다는 애기다. 학문적인 관심이 우선되다보니, 그런 부분이 있다. 지금도 내 관심은 양자이지만, 해야 할 일이 많은 여러 미션 때문에 연구에 전념하기는 힘들다 .KAIST에서 주어진 미션은 대학원생이 교육에 전념할 수 있도록 시스템들을 만드는 일이다. 이 시스템이 우리만 먹고 사는 게 아니라 생태계를 좀 더 잘 돌아갈 수 있도록 하려면 혈액 순환이 잘 되어야 하는데, 그 피가 ‘인재’라고 생각한다. 그래서 이 인재가 잘 자랄 수 있도록 최선을 다하는 것이 내 미션이다. 그러다보니, 학생들에게 연구를 많이 못해주는 것이 아쉽다.

◇김동호(메가존클라우드 양자컴퓨팅 사업 총괄 부사장)=메가존클라우드는 국내 최초의 클라우드 MSP(Multi-Service Provider) 유니콘 기업으로, 메가존 관계사를 포함해 2023년 기준 1조5천106억 원의 매출을 기록했다. 2천800여 명의 클라우드 전문가들이 고객의 디지털 전환(Digital Transformation)을 지원하고 있다.

메가존클라우드는 미래 기술 경쟁력 강화를 위해 양자컴퓨팅 분야의 연구개발을 적극적으로 추진하고 있으며, 한국과 아시아 시장에 양자클라우드 서비스를 공급하는 것을 목표로 하고 있다.

메가존클라우드는 고객 중심의 클라우드 서비스 역량을 바탕으로 양자컴퓨팅 컨설팅과 양자클라우드 서비스를 제공하고 있으며, 양자컴퓨팅 하드웨어(HW)와 소프트웨어(SW)를 공급하는 글로벌 선도 기업들과 협력해 한국 시장의 다양한 요구를 충족시키고자 노력하고 있다.

김은성 KAIST 양자대학원장(왼쪽)과 김동호 메가존클라우드 양자컴퓨팅 사업 총괄 부사장.

특히 양자컴퓨팅을 도입하려는 기업들은 아직 정확도가 충분하지 않은 양자컴퓨터로 인해 어려움을 겪고 있지만, 메가존클라우드는 이를 해결하기 위해 글로벌 선도 기업의 양자컴퓨팅 클라우드 서비스와 더불어 양자 에뮬레이터 기반의 클라우드 서비스도 함께 제공하고 있다. 또한, 비용 효율적인 차세대 에뮬레이터 개발을 통해 고객에게 더 나은 경험을 제공하고 있으며, 동시에 슈퍼컴퓨터의 한계를 넘는 35큐비트 이상의 에뮬레이터 상용화에도 큰 관심을 가지고 연구개발을 진행 중이다.

메가존클라우드는 양자컴퓨팅 하드웨어뿐만 아니라 세계 최고 수준의 알고리즘과 애플리케이션을 공급하기 위해 최적화, 양자 인공지능(Quantum AI), 양자화학, 금융 등 다양한 분야에 특화된 기술을 보유한 기업들과의 협력을 활발히 이어가고 있다. 앞으로도 메가존클라우드는 양자컴퓨팅 기술을 바탕으로 미래 기술 경쟁력을 강화하고, 아시아 시장을 선도하는 양자클라우드 서비스 기업으로 자리매김할 계획이다.

"한국 산업계 퀀텀 인식, 미국이나 일본과 너무달라"

◇사회=미국과 일본의 퀀텀 상황은 어떤가

◇백한희=아직도 한국에서는 퀀텀컴퓨팅이 안될 거라고 생각하는 사람들이 있다는 걸 알고 깜짝 놀랐다. 미국이나 일본 분위기와 너무 다르다. 미국은 내셔널 퀀텀 이니셔티브 (National Quantum Initiative)라는 국가사업만으로도 약 49억 달러(한화 약 6.5조원)를 양자 하드웨어 개발뿐만 아니라 알고리듬, 어플리케이션, 소프트웨어, 오류 정정기술 등 포괄적인 양자 기술 전반의 과학 연구와 기술 개발에 투자하고 있다.미국이 양자 기술에 본격적으로 투자하기 시작한 것은 1990년대 후반으로 30년이 거의 다 되어 간다. 이러한 긴 안목의 국가적인 투자를 바탕으로 인재를 육성하고 세계적으로 앞서가는 다양한 양자 컴퓨팅 기업과 스타트업이 생겨날 수 있었으며 IBM도 그 중 하나이다. 사실 나 자신도 그렇게 육성된 인재 가운데 한 명이다.

일본의 투자도 상당히 오래 되었다. 일본 역시 하드웨어만이 아닌 포괄적인 양자 컴퓨팅 과학기술 개발에 투자를 늘리고 있다. 예를 들면 2023년 일본 경제산업성(METI)은 동경대학교에만 42억 엔 (한화로 현재 약 390억 원)을 지원해, 양자 기업 컨소시엄인 양자 이노베이션 이니셔티브(QII)를 통한 양자 알고리듬과 애플리케이션 개발 그리고 필요한 양자 컴퓨팅 하드웨어의 도입 등을 보조하고 있다. 또한 올해 리켄은 1조 엔 가까이 되는 일본 정부의 투자를 바탕으로 일본에서 개발된 슈퍼컴퓨터 후가쿠(Fugaku)를 양자컴퓨터 하드웨어와 연결해 새로운 컴퓨팅 플랫폼인 양자 중심의 슈퍼컴퓨터(Quantum-centric Supercomputing)의 아키텍처와 알고리즘을 개발하는 큰 프로그램을 시작했다. 이 새로운 컴퓨터 플랫폼은 일본 전역에  초고속 광통신망으로 양자컴퓨팅 서비스를 보급하는 것을 목표로 하고 있다. 미국과 일본은 양자컴퓨팅을 새로운 알고리듬과 어플리케이션을 통해 과학연구와 비즈니스에 어떻게 활용할 것인지에 더 집중하는 상황이다.

표창희 IBM 퀀텀 사업본부장/상무(왼쪽)과 퀀텀 좌담회 프로그램 소개. 이날 좌담회에는 각 분야 최고 전문가 9명이 참석했다.

◇김은성=질문을 더 정확하게 해야 할 것 같다. 어떤 양자컴퓨터가 불가능하고, 어떤 양자컴퓨터가 가능하냐 이렇게 질문하는 게 맞을 것 같다. 예를 들어 지금 활용 가능한 양자컴은 어느 정도에 있는지, 그걸 파악하고 그걸 활용하려는 사람들이 결국 게임 체인저가 될 것이다. 우리가 생각하는 꿈의 양자컴은 아직 갈 길이 좀 남아 있다. 그렇지만, 지금 우리가 현실에서 사용 가능한 수준의 양자 컴퓨터는 여러 가지 수준으로 가능하다. 그걸 활용하려는 연구자와 기업들이 있다. 그 기업들이 양자 비즈니스나 생태계를 이끌고 있다고 생각한다.

◇사회=대기업 쪽에서 본 양자 생태계는 어떤가

◇김성혁=잘 모르겠다. 제 입장은 이 양자 컴퓨터 기술이라는 것들이 진짜인지 아닌지를 확인하면서 쫓아가는 입장이다. 다시 말하면, 이게 된다는 확신보다는 현실이 될 때 엄청난 파급효과가 있을 것 같으니 쫓아가면서 배우는 것으로 정리할 수 있을 것 같다.

그런 관점에서 지금 김은성 원장님 말씀하신 부분에 대해 동의한다. 처음에는 양자 컴퓨터로 모든 세상이 다  바뀔 거라고 다들 얘기했는데, 지금은 여러 경험을 통해, 생각했던 것이랑 좀 다르겠구나 하는 상태다.

예를 들어, 구글이나 IBM이 ‘양자 이득’이라고 말했던 것들이 클래식한 방법들에 의해 논쟁의 여지들이 생기고, 실제 논쟁이 되면서 생각한 것하고는 좀 다르더라는 그런 학습 기간이 있었던 것 같다. 지금은 김 원장님 말씀대로 양자 컴퓨터가 처음에 기대했던 것처럼 ‘모든 컴퓨팅을 다 바꾸는 게 아니라 뭔가 양자컴퓨터가 더 잘 푸는 게 있을 것 같다’라는 쪽으로 좀 바뀌고 있다. 아마도, 이런 배경에서 요즘 양자컴퓨터가 허구가 아니냐는 양자 회의론과 함께 양자 겨울 얘기가 요즘 나오는 것이 아닐까 한다. 저만 그렇게 느끼는 것일지는 모르겠다.

요즘에는 양자컴퓨터 회사들이 범용성 측면에서의 양자 컴퓨터가 고전 컴퓨터 대비 지수적으로 월등히 뛰어난 양자 우위 (Quantum Advantage) 을 지향하거나 그걸 목표로 하기보다는 현재 수준의 양자 컴퓨터로도 충분히 활용 가능하다는 것을 보이는 양자 유용성(Quantum Utility)을 특정한 문제를 해결해 증명하고자 하는 방향을 증명하기 위해 많이들 노력하는 것 같다. 그렇지 않으면 퀀텀 겨울로 대변되는 어려운 시기가 올 수도 있겠다는 회의론 또는 위기감이 그들 나름대로 있지 않나라는 느낌을 갖고 있다.

◇사회=미국에서도 퀀텀 윈터(겨울) 얘기가 나오나

◇백한희= 얘기하는 사람도 있지만, 일본이나 미국은 조금 더 낙관적인 것 같다.

현재 개발되고 있는 하드웨어를 바탕으로 양자 컴퓨터에서 나온 계산을 이용해 많은 새로운 연구가 나오고 있는데, 현재 100큐비트 이상의 양자컴퓨터는 기존 컴퓨터의 직접적인 활용만으로는 풀 수 없는 문제들을 풀 수 있는 수준까지 도달했다. 이 말은 양자컴퓨터를 이용한 계산이 기존 컴퓨터에서 나온 결과와 비교해도 유용성이 있어서 양자컴퓨터를 실제 연구에 쓸 수 있다는 것이다. 이렇게 결과들이 계속 나온다면 꾸준한 투자와 기술 발전이 계속되어 진다고 본다.

◇김동호=퀀텀 윈터(Quantum Winter)에 대한 가장 객관적인 지표는 투자액이라고 판단된다. 최근 정부와 민간 부문에서 양자컴퓨팅에 대한 투자 총량을 살펴보면, 매년 상당한 비율로 증가하고 있다. 지난해 민간 영역에서 일부 투자가 감소한 것으로 보이지만, 이는 전반적인 경제 상황에 기인한 것으로 분석된다. 특히 다른 기술 분야에 비해 양자컴퓨팅에 대한 투자는 상대적으로 덜 감소한 것이 눈에 띄며, 이는 양자컴퓨팅 분야의 전망이 여전히 긍정적임을 보여준다.

이러한 추세를 종합해 보면, 양자컴퓨팅 분야에 대한 투자는 여전히 견조하며 긍정적인 흐름을 유지하고 있다. 이 때문에 현재의 상황을 "퀀텀 윈터"로 정의하기는 어렵다. 올해 상반기의 투자액은 이미 지난해 12개월간의 투자액에 근접한 수준이며, 하반기까지 고려하면 투자가 상당히 증가할 것으로 예상된다. 따라서 퀀텀 윈터가 언젠가는 도래할 가능성은 있지만, 근 시일 내에는 발생하지 않을 것으로 보인다.

◇김은성=LG 측의 회의론도 아주 중요한 의견이라고 생각한다. 학교에 있다 보니, 학생들이 꿈을 크게 가지도록 도와주는 게 중요하다. 종종 세계적인 석학이 비전을 제시하고 전체 연구나 학술계도 비전을 따라가게 되는데, 지금은 먼 미래 같은 범용 퀀텀컴퓨팅도 이러한 비전이라고 볼 수 있다. 그래서 양자컴퓨팅을 포기하지 않고 조금씩 연구에 진보를 만드는 것이 중요하다. 

또 중요한 건 퀀텀 컴퓨팅이 할 수 있는 일들이 굉장히 많고 세계를 바꿀 수 있기 때문에 학생들이 큰 꿈을 가지고 이 부분에 대한 연구를 지속할 수 있도록 독려해주면 좋겠다. 이건 장밋빛 환상으로 펀딩을 받기 위해서 그런 건 아니다. 진짜 세상을 바꿀 수 있는 노력이 필요하고, 꿈을 가지고 긍정적으로 연구하는 미래세계가 이룰 수 있는 일이라 생각한다.

"양자컴퓨터 회의론 얘기하는 건 업계입장선 무례한 질문"

◇방승현=양자 컴퓨터 회의론은 물리학계에서 이슈었다. 하지만, 산업계 입장에서 보면 반길만한 애기는 아니다. 글로벌 국가와 IBM등 많은 기업 및 스타드업들이 10년~20년을 양자컴퓨터 개발을 위해 노력하고 있고, 많은 투자가 진행하고 있다.

양자 컴퓨터를 하드웨어와 소프트웨어로 나눠보면, 현재 전 세계적으로 봤을 때 하드웨어에 대한 집중이 굉장히 커지고 있다. 투자도 많이 되고 있다. 반면 하드웨어를 받쳐줄 소프트웨어 쪽에서는, 특히 알고리즘 쪽이 굉장히 취약하다고 본다.

소프트웨어 부문에서는 아직, 활용 사례를 내놓지 못하기 때문에 회의론이 나올 수 있다. 산업 쪽에서는 임팩트 있는 어떤 뭔가가 나와줘야 하는데, 아직은 모여주길 못하고 있다.

최근엔 양자컴퓨터을 활용한 실질적으로 연구로, 논문도 나오고 있고, 연구도 활발히 하고 있는데, 실질적인 대중적 효과가 잘 나오지 않는데서 회의론이 기인하지 않나 생각한다.

◇김성혁=회의론을 얘기했지만, 나는 회의론자는 아니다. 만약 양자 컴퓨팅이 안 되는 기술이라고 생각한다면, 치열하게 우리 회사만의 양자 컴퓨터 전략을 고민하지 않을 것이고, 조직을 이끌지도 않을 것이다. 다만, 여전히 사업적 목표와 매출을 고민해야하고, 1년, 3년, 5년 뒤에 사업적 매출 기여도로 평가받는 대기업 조직 입장에서는 내년에, 3년 뒤에 어떤 기회가 있을 거고, 5년 뒤에 있을 실질적인 기회를 위해 우리는 무엇을 내재화할 수 있는지를 계속 고민해야 한다. 다만,  양자 컴퓨터는 다른 사업보다는 조금 더 긴 호흡으로 보기 때문에 계속해서 고민하며 연구 하고 있다고 생각한다.

퀀텀윈터는 올 것이라고 본다. 하이프 사이클 (Hype Cycle)을 보면 모든 기술이 그렇듯 꺾이는 시점은 올 것이라는 얘기다. 어쩌면, 모든 유행에서 앞서가는 한국은 더 빠를 수도 있고, 투자 대비 아웃풋을 고민하는 시점에 꺾일 것이다. 다만, 확실한 것은 살아남는 기업과 기술이 독점할 것이다. 우리도 내부적으로 그걸 준비하려고 하고 있고, 다른 회사들도 그런 관점에서 회의론도 있는 것이라고 본다. 그 겨울이 얼마나 추울지 모르겠지만, 다들 살아남을 수 있는 좋은 선례를 만들려 하는 것이라고 생각한다.

◇표창희= 양자컴퓨팅 기술의 지속적인 발전과 산업적 가치가 검증됨으로써, 이미 여러 산업 분야에 걸쳐 양자 컴퓨팅에 대한 투자를 전례 없는 속도로 가속화하고 있고 관심도 뜨거워지고 있다.

리서치 기관의 조사에 따르면, 이미 전 세계적으로 양자컴퓨터에 대한 420억 달러의 투자가 이루어졌으며, 양자컴퓨터 관련 연평균 지출도 50% 성장하고 있고, 내년에는 투자가 80% 추가 증가할 것으로 예상된다. 특히, 2020년에서 2022년 사이에 기업사용 사례 활동이 3배 증가됐다.

양자 컴퓨팅은 항공우주, 자동차, 금융, 전자/제조, 에너지/환경 및 바이오/헬스케어 등의 산업 전반에 많은 영향을 미칠 것으로 예상된다. 기존의 컴퓨팅 방식으로는 해결이 힘든 난제들이 거의 모든 산업에 존재를 하므로, 양자컴퓨팅의 기술과 애플리케이션의 지속적으로 성숙해짐에 따라 양자 컴퓨터를 기반으로 기업의 비즈니스 가치를 끌어낼 수 있을 것으로 보인다.

양자 시대를 대비한 데이터 보호 및 암호화의 현대화에 대한 관심도 역시 높이지고 있다. 양자 컴퓨팅은 고객에게 엄청난 비즈니스 가치를 약속하지만 전 세계에서 가장 널리 사용되는 보안 프로토콜을 뚫을 수도 있을 것으로 예상됨에 따라 정부, 기업, 기관은 반드시 양자 기술이 시스템과 데이터에 초래하는 위험을 이해하고 양자 내성(quantum-safe) 보안 전략을 수립해야 한다. 미국 상무부 산하 국립표준기술연구소(NIST)가 세계 최초의 양자내성암호(PQC, post-quantum cryptography) 표준을 13일 발표함에 따라 미국을 비롯한 글로벌 통신, 금융 등에서도 이에 따른 발 빠른 대응 준비를 하고 있다.

◇방승현=글로벌 시장과 한국 시장의 방향성이 조금 다른 것 같다.

한국은 과학적인 측면에 머물러 있는 것 같다. 글로벌 쪽은 산업으로 완전히 넘어왔다고 보여진다.

서로 베이스가 다르기 때문이다. 코로나 시절 다른 산업은 40~45% 투자가 줄었는데, 양자는 13~20%밖에 줄지 않았다. 이 같은 양자의 저항력은 정부의지에서 나온다.

양자산업은 국가 이니셔티브가 만들어져서 지금 진행되고 있기 때문에 양자 윈터는 좀 늦게 오지 않을까, 그리고 윈터가 올 확률도 적지않을까 하는 생각이 든다.

전세계적으로 보면 양자생태계에 스타트업이 340개 정도 있다.

매킨지자료에서 따르면 양자 컴퓨터 하드웨어 머신이 2030년대에는 2천 대에서 한 5천 대 정도 판매가 된다는 데이터가 나와 있어 희망적으로 보고 있다.

전세계 글로벌 시장은 그동안 하드웨어 개발에만 집중투자해왔다. 최근에는 개발 드랜드의 변화가 있다. 양자컴퓨터도 HPC를 결합해 하이브리드로 넘어가는 부분들이 생기고 있다. 유럽도 그렇고 일본도 마찬가지다.

한국도 아직 정책이 거기까지 못미치고 있고, 제자리에 머물러 있는 느낌이 든다. 한국도 하이브리드분야에 투자가 이루어져야 한다.

"일본 양자 기업 200개...산학 투자 활발"

◇사회=방승현 대표 얘기는 글로벌은 산업으로 넘어가는데, 한국은 아직까지 아카데믹하다는 지적인데요. 백한희 박사님 의견 어떠신지요

◇백한희= 일본하고 미국은 확실히 기업쪽 투자도 많고 양자컴퓨터를 어떻게 비즈니스에 응용할 것인지에 주목하고 있다. 일본은 현재 양자 기업 컨소시엄들에 한 곳이라도 참여한 기업 수가 200개 가까이 된다. 도쿄대학교가 운영하고 있는 양자 이노베이션 이니셔티브 컨소시엄에도 IBM을 포함한 19개 기업과 4개 대학, 국가연구소가 참여해 현재까지 140개가 넘는 양자 알고리듬과 양자컴퓨터를 이용한 비즈니스 어플리케이션 연구논문들을 발표했다.

◇김동호=일본과 미국은 확실히 양자컴퓨팅이 아카데믹 영역을 넘어 산업화 단계로 전환되고 있는 모습이다. 특히 일본은 정부의 대규모 투자를 바탕으로 산학연 협력체계를 통해 활발한 연구개발 활동을 진행 중이다. 후지쯔와 같은 대기업이 양자컴퓨팅 하드웨어 개발에 적극적으로 참여하면서 일본은 양자컴퓨팅 기술 상업화에 속도를 내고 있는 것처럼 보인다.

미국에서는 한 스타트업이 호주 정부와 미국 주 정부로부터 각각 1조 원 규모의 투자를 유치해, 2027년 혹은 2028년경 상업적 규모의 양자컴퓨팅 서비스를 시장에 공급하겠다는 계획을 발표한 바 있다. 이러한 글로벌 움직임을 볼 때, 양자컴퓨팅 기술의 상업적 적용 가능성이 점점 더 구체화되고 있다.

2027년은 양자컴퓨팅 산업화의 중요한 전환점이 될 것으로 보인다. 이 시점에는 세계 각국과 글로벌 기업들이 양자컴퓨팅 기술을 활용한 상업적 솔루션을 출시하거나 확대할 가능성이 높아, 양자컴퓨팅의 실제 시장 도입이 가속화될 것으로 예견된다.

◇사회=AI도 1956년 나와서 70년 동안 두 차례의 윈터가 있었다. 지금 일각에서는 제3의 윈터를 얘기하는 사람도 있다.

◇김성혁=당시에는 못 느끼는 것이었고, 나중에 보니 퀀텀윈터가 지나갔을 수도 있다.

◇김은성=인식과 기대의 차이가 양자의 봄과 겨울 등을 만드는 것 같다. AI만 봐도 잘 알 수 있다. 지금 AI 대학원은 경쟁률이 상상을 초월한다. 많은 학생들이 AI가 할 수 있는 역할에 대해 인지하고 꿈을 키우는 것 같다. 이렇게 관심이나 투자가 전체적인 것을 바꾼다는 생각이 든다. 

양자도 마찬가지다. 양자컴퓨터로 인류의 미래가 바뀐다는 큰 기대를 가지고 대중적인 관심이 집중되고 있다. 또한, 범용 양자컴퓨터에 미치지 못하더라도, 다양한 수준의 양자컴을 활용하려는 노력이 있고, 다른 면에서도 여러 가지 이익이 있다. 예를 들어, 데이터센터 하나 유지하려면 원자로 하나가 필요하다. 그런데 양자컴 계산에는 그런 전력이 필요하지 않다. 이렇듯 양자컴이 계산상의 우월성 말고도 다양한 활용도가 존재한다. 퀀텀윈터는 양자과학기술이 주는 미래에 대해 긍정적인 기대를 가지고 일하는 과학자들에게는 크게 중요하지 않다.

"정부, 내년 양자에 2천억 이상 투입...예타에도 포함"

◇사회=우리나라는 미국과 중국에 끼어 있다. 모든 분야에 투자할 수 있는 형편도 아니다. 선택과 집중을 해야하고, 미국과 중국을 꼼짝못하게 할 급소 기술을 갖고 있어야 한다. 정부 정책이 중요하고, 정부 역할이 중요한 이유다.

◇전석남 과학기술정보통신부 양자과학기술산업과 사무관=5년 넘게 양자 업무를 해왔다. 거의 산증인쯤 될 거다. 처음 정책과 사업을 펼 때 이렇게까지 빠른 속도로 관심과 지원이 확대될 지는 미처 예상하지 못했던 게 사실이다. 2019년이나 2020년 초기에 정책이나 사업을 세팅할 때는 긴 호흡을 갖고 했다. 후발주자로서 인적‧물적 기반 확충에 중점을 뒀고, 양자컴퓨팅 활용 분야처럼 시급성이 덜한 분야는 장기 지원 분야로 생각해 투자 포트폴리오를 구성했는데 불과 1~2년 후에 사업으로 구체화됐다. 그만큼 속도가 빨리 진행됐다.

양자컴퓨터팅 분야는 당장 뭔가 커다란 성과를 내기는 힘든 분야다. 현재 IBM 등 여러 기업에서 양자컴퓨팅 클라우드 서비스를 하고 있지만, 상용화까지는 가야 할 단계가 많을 것이다. 향후 10년 이상 투자가 이루어져야 한다고 본다.

이러한 과정에서 우리에게 분명 기회가 있을 것이다. 우리는 반도체 역량이 뛰어나고, 인프라도 굉장히 높은 수준이다. 현재의 양자컴퓨터는 집약화와 성능 향상 과정이 필요하며, 이를 위해 반도체 칩 공정 역량이 뒷받침되어야 되는데 여기에 우리의 기회가 있을 것이라고 생각한다. 정부는 이처럼 우리가 강점을 가지고 있는 역량을 양자 분야에 접목해 우리의 기술 수준을 빠르게 강화하고, 미래 시장을 선점해 나가려고 노력 중이다.

양자컴퓨팅 활용 분야도 마찬가지다. 양자컴퓨터를 활용을 해서 뭔가 이득을 낼 수 있는 곳이 신약, 신소재, 화학, 교통, 제조 분야다. 이런 분야에서 우리나라는 산업적 기반이 풍부하고, 알고리즘‧SW 역량도 뛰어나다. 이런 강점을 활용한다면 미래 시장을 충분히 선점할 수 있다고 생각한다.

정부의 올해 양자 분야 투자 규모는 1천200억 원 수준이다. 내년에는 2천억 원 이상 투자할 계획이다. 예타 사업도 내년엔 들어가 있다. 국제협력 쪽에도 글로벌 파트너십 선도대학 지원 사업이라고 해서 국내외 대학 간 협력 체계를 지원하는 사업도 추진된다. 또한 연구거점체계를 지원하는 퀀텀 플랫폼 구축 사업과 양자컴퓨팅 서비스 및 활용체계 구축 사업도 내년 초 착수를 준비 중이다.
<중편에 계속>