[Tech in Trend] 양자컴 R&D 사활…IBM·구글·MS 기술력 확보 '속도'

IBM 퀀텀 연구진의 모습. [사진=IBM 웹사이트 화면 갈무리]

글로벌 테크 기업들이 양자컴퓨팅(퀀텀) 기술 선점에 속도를 내고 있다. 여러 사회·경제적 난제에 최적화된 해결책을 단시간에 얻을 수 있을 뿐 아니라 활용 분야도 무궁무진해 시장 발전 가능성이 높아서다.

16일 IBM·구글·마이크로소프트(MS) 등 빅테크 업체와 아이온큐 등 스타트업들이 양자컴퓨팅 기술 확보와 고도화에 힘쓰고 있다. 이를 통해 관련 시장 주도권을 가장 먼저 차지하겠다는 복안이다.

시장 선두 기업으로 꼽히는 IBM은 글로벌 협력체인 '퀀텀 네트워크'를 통해 기술을 개발하고 활용처 등을 연구하고 있다. 이 협력체는 포춘지가 선정한 500대 기업과 유수 스타트업, 연구소 등 170여개 회원사로 구성돼 있으며 국내 기업·기관은 성균관대, 삼성종합기술원, 카이스트(KAIST) 등이 이미 가입돼 있다. 최근 LG전자와 연세대 등도 합류하면서 이목이 집중됐다.

IBM은 오는 2023년까지 1000큐비트 이상 성능의 양자컴퓨터를 개발한다는 목표다. 앞서 지난달 127큐비트 기술을 선보이기도 했다. IBM 관계자는 "불안정한 양자 상태에서 비롯된 일부 오류·에러에도 기능 저하가 없는 양자컴퓨터는 향후 10년 내 개발 가능할 전망"이라고 강조했다.

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구글은 지난해 5월 미국 캘리포니아에 '퀀텀 인공지능 캠퍼스'를 개소했다. 이곳엔 구글 최초의 양자 데이터센터, 양자 하드웨어 연구소 등이 자리하고 있어 연구진들의 연구개발(R&D) 등 활동을 중점 지원한다. 기업 대상 서비스형 양자컴퓨팅도 제공 중이다.

구글은 현재 논리적 큐비트가 양자 계산을 해주는 '트랜지스터(반도체 소자)'를 제작하고 있다. 회사에 따르면 이는 세계 최초 시도로, 몇 년 안에 완성 가능할 전망이다. 앞서 회사는 2029년까지 양자컴퓨터를 상용화하겠다고 공언하기도 했다.
 

[그래프=김효곤 기자]

MS는 현재 기후변화, 헬스케어 등 분야에 특화된 양자 기술을 연구하고 있다. 2004년 미국 캘리포니아에 설립한 양자컴퓨팅 연구소 '스테이션Q'를 포함한 8개 연구소를 통해서다.

이와 함께 회사는 개발자들을 위한 클라우드 기반 양자컴퓨팅 서비스를 공급한다. 양자를 활용한 솔루션과 시스템을 쉽게 개발하도록 관련 도구를 제공하는 것이 핵심이다. MS 측은 "사회가 직면한 과제를 해결함과 동시에 양자 생태계를 활성화하고, 미래 컴퓨팅 업계를 이끌 개발자와 전문가를 육성하는 데 주력하고 있다"고 말했다.

한국인 교수가 공동 설립해 주목받은 아이온큐는 오는 2028년까지 기존 양자컴퓨터 성능을 1024큐비트로 높일 계획이다. 앞서 상온에서도 작동 가능한 양자컴퓨터를 개발했으며 삼성, 현대차, 아마존, 구글벤처스 등에서 투자금을 유치하며 기술력을 인정받았다.

전문가들은 양자컴퓨팅 기술 발전은 무궁무진하나 이를 상용화하는 데에는 다소 시간이 걸릴 것으로 예측했다. 정연욱 성균관대 교수 겸 양자정보연구지원센터장은 "정부 지원금이 아니라 기업·기관이 자체 예산으로 기꺼이 비용을 지불하고, 기술을 구매·활용해 부가가치를 창출하는 것을 '상용화'라고 본다면 짧게는 10년에서 길면 20년 정도는 걸릴 것"으로 예상했다.

한편 글로벌 시장조사기관 IDC에 따르면 양자컴퓨팅 시장 규모는 지난 2020년 4억1200만 달러(약 4903억원)에서 오는 2027년 86억 달러(약 10조2340억원)까지 성장할 것으로 전망된다.
 

韓 올해 양자기술 예산 700억원…"2024년까지 50큐비트 구축"

우리 정부는 오는 2024년까지 50큐비트급의 국내 양자컴퓨터 시스템을 구축하겠다는 목표로, 올해 양자기술 연구개발(R&D)에 예산 699억원을 투입하기로 했다. 과학기술정보통신부는 지난 3일 이 같은 내용을 담은 '2022년도 연구개발사업 종합시행계획'을 공개했다.

전체적으로 보면 이번 R&D 예산은 전년 328억원 대비 371억원 증가한 수치지만 이는 양자 통신과 센서 등 분야를 모두 포함한 금액이다. 양자컴퓨터 소프트웨어·하드웨어 분야에 투입되는 예산은 300억원에 불과하다.

미국은 현재 IBM·구글·마이크로소프트 등 민간기업 중심으로 시장이 형성돼 있는 반면 국내는 정부출연연구기관과 대학기관 등을 중심으로 기술 연구를 진행하고 있는 상황. 한국전자통신연구원(ETRI), 한국과학기술연구원(KIST), 한국표준과학연구원(KRISS) 등 출연연이 대표적이다. 서울대·카이스트(KAIST) 등을 비롯한 대학기관에서는 일부 학과 혹은 연구실에서 초기 기술을 연구하는 단계다.

다만 최근 삼성·현대차·LG전자·SK하이닉스·KT 등 국내 대기업과 ETRI·서울대·KAIST 등 국가연구소·대학이 협력체를 구성한 것은 고무적으로 볼 수 있다.

미국과 협력에 대한 기대도 크다. 지난달 중순 임혜숙 과기정통부 장관은 미국 워싱턴을 방문해 에릭 랜더 과학기술정책실(OSTP) 실장을 만나 양자, 6세대(6G) 통신, 반도체 등 분야에서 협력을 추진하기로 했다. 이 자리에서 임 장관은 신흥기술 분야의 표준화 협력, 공동연구·인력교류 확대 등 정상회담 후속 조치가 지속적으로 구체화돼야 한다고 강조했다. 특히 차세대 혁신기술인 양자기술에 대한 협력 강화를 위해 '양자기술 협력 공동선언문'을 제안하기도 했다.

그럼에도 국가적인 투자 규모를 늘려야 기술 발전이 가능하다는 게 업계 중론이다. ETRI에 따르면 지난해 미국의 양자컴퓨팅 R&D 투자금은 7000억원 규모였다. 같은 기간 중국은 약 5000억원을 투자했다. 중국은 지난 2016년부터 양자컴퓨터 개발에 집중해온 결과 판젠웨이 교수가 이끄는 과학기술대가 지난해 66큐비트급의 양자컴퓨터를 개발했다.

국내 전문가들은 전문인력 육성이 먼저라고 입을 모은다. 현재로선 예산을 늘린다고 해도 인력이 부족해 제대로 된 연구가 어렵기 때문.

최병수 ETRI 양자컴퓨팅연구실장은 "국내는 양자컴퓨터 시장 자체가 초기 단계여서 예산을 양적으로 늘린다고 해서 관련 연구를 수행할 수 있는 인력이 많지 않다"면서 "(이번 R&D 예산은) 국내 연구진 상황과 시장 수준 등을 종합 고려해 나온 것"이라고 설명했다.

이어 "최근엔 대학기관이 아니라 기업이나 출연연 주도로 연구가 이뤄지기 때문에 인력 양성은 지속적으로 이뤄져야 한다"고 강조했다. 또 "특정 분야 전문성보다는 다각적으로 접근해서 양자컴퓨터 연구가 진행돼야 한다. 이에 전문가와 실무자 간 커뮤니티나 네트워크 등을 형성하고 해당 조직 중심으로 연구를 진행하는 방향으로 나아가야 한다"고 말했다.