공상과학 영화에나 등장하던 양자컴퓨터가 현실이 되고 있다. 과학기술정보통신부는 26일, 총 8년간 6454억 원을 투입해 ‘양자과학기술 플래그십 프로젝트’를 시작한다고 밝혔다.

이번 사업은 양자컴퓨터, 양자통신, 양자센서 등 양자과학 전반에 걸쳐 기술 자립과 산업화를 추진하는 것을 목표로 삼았다.

오류 잡는 양자칩, 1천 큐비트로 확대한다

양자컴퓨터는 기존 컴퓨터가 0과 1로만 계산하는 방식과 달리, 여러 상태를 동시에 표현하는 큐비트를 이용해 압도적인 연산 속도를 구현할 수 있는 기술이다.

큐비트 수가 많아질수록 계산 성능이 비약적으로 높아지지만, 동시에 연산 오류가 누적된다는 기술적 난관이 존재했다.

정부는 초전도체와 중성원자 기반 기술을 활용해 1천 큐비트급 양자컴퓨팅 시스템을 개발하고, 여기에 큐비트 오류를 자동으로 보정하는 ‘오류정정 기술’까지 함께 확보하기로 했다.

이는 실제 산업 응용이 가능한 ‘쓸모 있는 양자컴퓨터’를 만들겠다는 전략으로 풀이된다.

정부는 별도로 482억 원을 들여 ‘양자컴퓨팅 서비스 및 활용체계 구축’ 사업도 진행하고 있다.

이 사업의 수행기관으로 한국과학기술정보연구원(KISTI)과 미국 양자컴퓨팅 전문기업 아이온큐(IonQ) 컨소시엄이 최종 선정됐다고 한국연구재단이 25일 공고했다.

이번 사업은 50큐비트 이상, 큐비트 충실도 99.9%, 얽힘 게이트 충실도 99% 이상의 고성능 양자컴퓨터를 클라우드 형태로 연구기관에 제공하는 것이 핵심이다.

아직까지 양자컴퓨터가 모든 분야에서 기존 컴퓨터를 압도하지는 못하기 때문에, 고성능 GPU 기반 슈퍼컴퓨터와 연동한 ‘하이브리드 운용’ 방식도 함께 적용하기로 했다.

국내외 양자 경쟁 본격화…속도가 관건이다

글로벌 양자컴퓨터 시장은 연평균 20% 이상 성장해 2031년에는 약 32조 원에 이를 것으로 전망됐다. 미국, 유럽, 중국은 수십억 달러를 투입해 국가 차원의 기술 확보 경쟁을 벌이고 있다.

IBM, 리게티, D-Wave 같은 글로벌 기업들이 상용 양자컴퓨팅 개발에 앞장서고 있으며, 미국 정부도 관련 스타트업 지원에 적극적으로 나섰다.

한국도 민관 합동으로 기술 기반을 구축하고 있다. 삼성전자와 SK하이닉스는 양자컴퓨팅의 핵심 부품인 QPU(양자프로세서 유닛) 칩 개발을 본격화했으며, SK텔레콤과 LG전자도 각각 양자보안, 통신 응용 기술에 투자를 확대하고 있다.

전문가들은 아직 상용화까지는 10~20년의 시간이 더 필요하다고 보면서도, 지금 선점한 기술 기반이 미래 산업 지형을 결정지을 것이라고 전망했다.