[클릭 e종목]"양자 컴퓨터, 5년 내 상용화 기대"

최근 미국 빅테크(대형 정보기술 기업)가 양자 컴퓨터 상용화의 걸림돌로 작용한 양자 오류와 집적도 한계를 넘어선 양자 칩 개발에 성공하면서, 양자 컴퓨터 시장이 향후 5년 내 상용화될 것이란 전망이 나온다.

26일 김동원 KB증권 연구원은 "큐비트 100만개가 양자 컴퓨터 상업화의 기준점이란 점을 고려하면, 양자 컴퓨터 시장은 2030년 전후로 상용화가 시작될 것"이라며 이같이 밝혔다.

기존 컴퓨터는 0과 1로 구성된 이진법을 계산에 사용한다. 이와 달리 양자컴퓨터는 양자역학에 기반해 0과 1을 동시에 다루는 큐비트를 활용하기 때문에, 연산 속도와 처리 용량이 급격히 치솟는다. 현재 글로벌 산업계에선 빠른 데이터 처리 속도를 갖춘 양자 컴퓨터와 세밀한 데이터 분석 및 작업에 우수한 슈퍼 컴퓨터 기능을 융합해 양자 기술을 활용하고 있다.

김 연구원은 "양자 컴퓨터 상용화를 위해선 큐비트 개수 증가와 낮은 오류 비율을 갖춰야 한다"며 "IBM은 2029년 데이터를 빠르게 처리할 수 있는 큐비트 증가와 오류 수정 기능을 동시에 갖춘 양자 컴퓨터를 개발하겠다는 목표를 갖고 있다. IBM 양자 컴퓨터 개발 로드맵에 따르면 큐비트 개수는 2024년 1121개, 2025년 5000개, 2026년 7500개, 2028년 1만5000개, 2029년 1억개 등이다"고 짚었다.

지난해 11월 IBM은 현존 최고 성능을 보유한 양자 프로세서 퀀텀 헤론(Quantum Heron)을 출시했고, 한달 뒤 구글 (Google)은 전 세계에서 가장 빠른 슈퍼컴퓨터 프론티어의 성능을 능가한 양자 칩 윌로우(Willow)를 공개했다. 이달 들어 마이크로소프트(MS)는 온도, 자기장 등 외부 환경 변화에 민감해 오류가 잦은 단점을 보완한 양자 칩 마요나라1(Majorana1)을 선보였다.

김 연구원은 "향후 인공지능(AI)과 양자 컴퓨터가 결합한다면 중앙처리장치(CPU), 그래픽처리장치(GPU) 등 기존 인공지능(AI) 하드웨어의 한계인 연산 성능과 전력 소모를 넘어서 초거대 AI 모델 학습과 추론이 더 적은 비용으로 가속화될 것"이라고 설명했다.

또한 "한국과학기술원은 큐비트가 늘어날수록 양자 오류가 급격히 증가하는 문제에 대해 3차원 양자 얽힘 구조를 실험적으로 구현하는 데 성공했고, 이로써 오류를 낮출 수 있는 전환점을 마련했다"며 "특히 양자 컴퓨터 구동에 AI를 접목한다면 양자 컴퓨터 취약점인 양자 오류를 수정하고 제어할 수 있어 AI와 양자의 결합은 대규모 시너지 효과를 창출할 전망"이라고 강조했다.

한편 내달 3일 스페인 바르셀로나에서 개막하는 모바일월드콩그레스(MWC) 2025에서 SK텔레콤, LG유플러스는 보안기술인 양자내성암호(PQC)를 활용해 AI 서비스 안정성을 입증할 전망이다. 양자컴퓨터로 해독할 수 없도록 설계된 암호 기술인 PQC를 기반으로 도청, 개인정보유출 등을 방지하는 서비스를 고도화할 전망이다.

삼성전자도 양자 기술 및 보안 분야의 기술 개발을 지속하고 있다. 양자컴퓨터 하드웨어 개발에 집중하는 동시에 삼성SDS와 양자내성암호를 공동 연구하고 있다. 특히 삼성전자는 이달 갤럭시 S25 시리즈에 양자내성암호를 스마트 폰에 최초 탑재해 보안 기능을 강화했다.

LG전자는 2022년 1월 IBM 퀀텀 네트워크에 합류해 초전도큐비트 기반의 양자 컴퓨터 기술 개발을 추진하고 있다. 지난해 11월엔 한국표준과학연구원(KRISS), 양자표준기술 전문기업 SDT, 고려대 등과 중성원자 기반의 양자컴퓨터 기술 개발 업무협약(MOU)을 체결했다. 김 연구원은 "특히 LG전자는 다양한 방식의 양자 컴퓨터를 개발 중"이라며 "600명의 연구개발(R&D) 인력을 확보한 SoC(시스템 온 칩) 센터를 중심으로 MS, IBM 등과 잠재적인 협력 기회를 찾는 것으로 보인다"고 덧붙였다.

김대현 기자 kdh@asiae.co.kr