[퀀텀점프] 양자컴퓨터 상용화, 먼 미래 이야기일까

양자컴퓨터가 상용화 시점에 대한 논의가 여전한 가운데 전문가들은 상용화를 위해 '양자오류수정'과 '양자 우월성' 기술부터 확보해야 한다고 입을 모았다.

양자컴퓨터는 양자물리학 기반으로 대규모 연산을 처리할 수 있는 새로운 형태의 컴퓨터다. 일반 슈퍼컴퓨터는 연산을 '비트' 단위로 계산한다. 비트는 0 또는 1로만 값을 출력하는 이진법 구조다. 반면 양자컴퓨터는 '큐비트' 단위로 작동한다. 큐비트는 0과 1 사이의 무한한 값을 동시에 처리할 수 있으며, 이를 '양자 얽힘' 또는 '중첩'이라한다.

양자컴퓨터는 해당 기술 기반으로 일반 슈퍼컴퓨터보다 빠른 계산 속도를 갖췄다. 예를 들어 1큐비트는 1비트보다 계산 속도가 2배 빠르다. 2큐비트는 4배, 4큐비트는 16배 빠르다. 큐비트가 많을수록 연산 속도는 배로 는다. 이에 기존 컴퓨터의 비트 처리 방식이 가진 한계를 극복할 수 있다. 주로 신약 개발, 항공·우주, 인공지능(AI), 금융, 보안, 최적화 경로 산출 등 다양한 산업에서 활용 가능하다.

양자컴퓨터, 산업 물들일까..."길 길 멀어" vs. "이미 시작"

현재 양자컴퓨터 상용화에 대한 전문가 예측은 극명히 나뉜다. 상용화까지 갈 길 멀다는 시각이 있는가 하면, 이미 상용화 초기 단계 진입했다는 의견도 공존하고 있다.

최근 엔비디아 젠슨 황 CEO는 CES 2025 기조연설에서 "유용한 양자컴퓨터가 등장하려면 최소 30년은 더 필요할 것"이라고 내다봤다. 마크 저커버그 메타 CEO 역시 "양자컴퓨터 상용화는 아직 먼 이야기"라며 "광범위한 도입까지 10년 넘는 시간이 걸릴 것"이라고 내다봤다.

반면 마이크로소프트 미트라 아지지라드 전략적 임무 및 기술 부문 대표는 이달 자신의 블로그에서 "2025년은 양자 기술 준비 해(Quantum-Ready Year)"라며 "인류가 신뢰할 수 있는 양자컴퓨팅 시대의 문턱에 도달했다"고 강조했다. 또 "양자컴퓨터가 의미 있는 문제를 해결해 새로운 비즈니스 가치를 창출할 것"이라며 "올해 양자 연구와 개발 속도가 가속화될 것"이라 예상했다.

앨런 바라츠 디웨이브퀀텀 CEO도 "양자컴퓨터는 이미 상용화 단계에 접어들었다"고 주장하면서 마스터카드 등 대형 기업들의 양자컴퓨터 활용 사실을 근거로 들었다.

실제 양자컴퓨터 상용화를 위한 노력도 이어지고 있다. 가장 대표적인 기업 사례는 구글과 IBM이다. 두 기업은 양자컴퓨터 상용화 목표 시기를 2030년으로 설정하고 2019년부터 개발 경쟁에 돌입했다.

현재 두 기업은 양자컴퓨터를 서비스형 모델(QaaS) 형태로 제공하고 있다. 구글은 구글클라우드와 연계된 퀀텀 AI 플랫폼으로 연구자와 기업이 양자컴퓨터 리소스에 접근할 수 있도록 지원하고 있다. 주로 연구 중심 서비스를 제공한다.

IBM은 IBM 퀀텀 플랫폼으로 상업적 서비스를 운영 중이다. 고객이 IBM의 양자 하드웨어와 소프트웨어를 클라우드상에서 이용할 수 있도록 지원한다. IBM은 '퀴스킷(Qiskit)' 등 소프트웨어와 '퀀텀 시스템 원' 같은 하드웨어를 활용해 금융, 화학, 물류 산업에서 양자컴퓨팅 이용 환경을 제공한다. 올해 4천158큐비트 규모의 '코카부라' 출시를 앞둔 상태다.

양자컴퓨터 가치 올리려면?..."양자 우월성·양자오류수정 실현 필수"

전문가들은 양자컴퓨터 상용화를 위해 양자 우월성을 구현해야 한다고 주장했다. (사진=챗GPT)

전문가들은 양자컴퓨터 상용화를 위해선 해당 컴퓨터가 모든 분야에서 일반 슈퍼컴퓨터를 능가하는 '양자 우월성'을 구현해야 한다고 입을 모았다.

실제 기업이나 연구소가 양자컴퓨터 기술을 일반 컴퓨터와 병행해 사용하는 경우가 많다. 이는 현존 기술로 양자컴퓨터가 모든 분야에서 슈퍼컴퓨터를 능가하지 못하기 때문이다.

한국IBM 표창희 상무는 "양자컴퓨터는 빅데이터 계산 처리 속도에서 일반 슈퍼컴퓨터를 능가할 수 있지만, 데이터 처리와 분석에서는 일반 컴퓨터가 더 우수하다"고 설명했다. 표 상무는 "빠르면 3년 내 양자컴퓨터가 기존 컴퓨터를 뛰어넘는 양자 우월성을 확보할 것"이라며 "이를 바탕으로 상용화도 이뤄질 것"이라고 전망했다.

양자컴퓨터의 양자오류수정 구현도 상용화 필수 조건으로 꼽힌다. 양자컴퓨터가 큐비트를 많이 탑재할수록 데이터 처리량은 증가하지만 큐비트 품질이 낮으면 오류 발생 가능성이 높아지기 때문이다.