최근 미국 빅테크 업체들이 양자 컴퓨터 상용화의 걸림돌로 작용한 양자 오류와 집적도 한계를 넘어선 양자 칩 개발에 성공했다.
26일 KB증권에 따르면 IBM은 지난해 11월 14일 현존 최고 성능을 보유한 양자 프로세서 퀀텀 헤론(Quantum Heron)을 출시했고 구글은 12월 9일 전 세계에서 가장 빠른 슈퍼컴퓨터 프론티어 성능을 능가한 양자 칩 윌로우(Willow)를 공개했다.
마이크로소프트(MS)는 이달 19일 온도, 자기장 등 외부 환경 변화에 민감해 오류가 잦은 단점을 보완한 양자 칩 마요나라1(Majorana1)을 공개했다.
향후 인공지능과 양자 컴퓨터가 결합된다면 CPU, GPU 등 기존 AI 하드웨어의 한계인 연산 성능과 전력 소모를 넘어서 초거대 AI 모델 학습과 추론이 더 적은 비용으로 가속화될 것으로 예상된다.
IBM, 2029년 상업화 목표···양자 컴퓨터 상용화 핵심은 큐비트 증가와 오류 수정
양자 컴퓨터 상용화를 위해서는 큐비트 개수 증가와 낮은 오류 비율을 갖춰야 한다. IBM은 2029년 데이터를 빠르게 처리할 수 있는 큐비트 증가와 오류 수정 기능을 동시에 갖춘 양자 컴퓨터 개발이 목표다.
IBM 양자 컴퓨터 개발 로드맵에 따르면 큐비트 개수는 2024년 1121개, 2025년 5000개, 2026년 7500개, 2028년 1만5000개, 2029년 1억개 등이다. 현재 글로벌 산업계에서는 빠른 데이터 처리 속도를 갖춘 양자 컴퓨터와 세밀한 데이터 분석과 작업에 우수한 슈퍼컴퓨터 기능을 융합해 양자 기술을 활용하고 있다.
하지만 큐비트 100만개가 양자 컴퓨터 상업화의 기준점이라는 점을 고려하면 양자 컴퓨터 시장은 향후 5년 내 상용화가 시작될 것으로 예상된다.
한국 양자 기술 현황
한국과학기술원은 전날 큐비트(0과 1의 상태를 동시에 갖는 중첩 상태)가 늘어날수록 양자 오류가 급격히 증가하는 문제에 대해 3차원 양자 얽힘 구조를 실험적으로 구현하는 데 성공, 오류를 낮출 수 있는 전환점을 마련했다.
특히 양자 컴퓨터 구동에 AI를 접목한다면 양자 컴퓨터 취약점인 양자 오류를 수정하고 제어할 수 있어 AI와 양자의 결합은 대규모 시너지 효과를 창출할 전망이다.
삼성전자•LG전자•SKT•LGU+, 양자 컴퓨터 상용화 수혜
다음달 3일 스페인 바르셀로나에서 개막하는 MWC 2025에서 SK텔레콤, LG유플러스는 보안 기술인 양자내성암호(PQC, Post-Quantum Cryptography)를 활용해 AI 서비스 안정성을 시현할 전망이다.
이들 통신사는 양자컴퓨터로 해독할 수 없도록 설계된 암호 기술인 PQC를 기반으로 도청, 개인정보유출 등을 방지하는 서비스를 고도화할 것으로 보인다.
삼성전자는 양자컴퓨터 하드웨어 개발에 집중하는 동시에 삼성SDS와 양자내성암호를 공동 연구하고 있어 양자 기술 및 보안 분야의 기술 개발을 지속하고 있다. 특히 삼성전자는 내년 2월 갤럭시 S25 시리즈에 양자내성암호를 스마트 폰에 최초 탑재해 보안 기능을 강화한다.
LG전자는 2022년 1월 IBM 퀀텀 네트워크에 합류해 초전도큐비트 기반의 양자 컴퓨터 기술 개발을 추진한 후 지난해 11월 KRISS, SDT, 고려대 등과도 중성원자 기반의 양자컴퓨터 기술 개발 MOU를 체결했다.
특히 LG전자는 다양한 방식의 양자 컴퓨터를 개발 중으로, 600명의 R&D 인력을 확보한 SoC(시스템 온 칩) 센터를 중심으로 마이크로소프트, IBM 등과 잠재적인 협력 기회를 모색하고 있다.
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