양자 컴퓨터 상용화 전망: 기업들의 비전과 도전

슈퍼컴퓨터가 10자년 (10000000000년) 걸리는 계산을 양자컴퓨터가 5분만에 했다고? 그래서 양자컴퓨터는 언제 상용화 될건데? 이처럼 양자컴퓨터가 언제 상용화 되는지는 아마 사람들의 가장 관심있는 질문일 것입니다.

 

양자 컴퓨터는 현재 기술 세계에서 가장 뜨거운 논쟁거리 중 하나입니다. 0과 1의 중첩 상태로 정보를 나타내는 큐비트(Qubit)를 이용하여 중접과 얽힘이라는 양자역학의 원리를 활용하여 기존 컴퓨터로는 불가능한 연산을 수행할 수 있는 이 기술은 신약 개발, 신소재 과학, 금융, 인공지능 등 다양한 분야에 혁명적 변화를 가져올 잠재력을 지니고 있습니다. 하지만 정작 이 기술이 언제 상용화될 것인지에 대해서는 업계 리더들 사이에서도 의견이 크게 엇갈리고 있습니다. 그럼 이번 글에서는 양자 컴퓨터의 상용화 전망에 대하여 각 기업들의 견해와 양자 컴퓨터 상용화를 위한 과제와 도전 등에 대하여 정리해보도록 하겠습니다. 

상용화 시기에 대한 엇갈린 전망

젠슨 황의 신중론

2025년 1월 CES 기조연설에서 엔비디아의 젠슨 황 CEO는 양자컴퓨터가 '20년 후 상용화'될 것이라는 주장을 펼쳤습니다. 그는 양자컴퓨팅 연구가 아직 초기 단계이며, 현재 기술로는 큐비트 확장, 오류 보정, 제어 시스템 등의 과제를 해결하기 어렵다고 지적했어요.  또한 기자간담회에서는 "매우 유용한 양자컴퓨터에 대해 15년이라고 말한다면 아마도 초기 단계일 것이며, 30년은 후기 단계일 것"이라며 "20년을 선택한다면 많은 사람이 믿을 것"이라고 했답니다. 

황 CEO는 양자컴퓨터가 모든 문제를 해결할 수 있는 것은 아니며, "작은 데이터 문제에 좋다"고 평가했습니다. 그는 "양자컴퓨터와 통신하는 방식이 마이크로파이기 때문에 테라바이트 단위의 데이터는 처리하기 어렵다"고 설명하면서도, 랜덤 넘버 암호화 같은 특정 문제에는 활용 가능성이 있다고 덧붙였습니다. 

구글의 중도적 입장

구글의 순다르 피차이 CEO는 좀 더 낙관적인 전망을 내놓았습니다. 그는 2025년 2월 두바이 월드 거버먼트 서밋에서 "양자 순간은 2010년대 우리가 구글 브레인과 초기 진전을 이루던 AI의 상황을 떠올리게 한다"며 "양자 기술의 진전은 확실히 흥미롭다"고 말했습니다. 피차이는 실용적인 양자 컴퓨터가 5~10년 내에 현실화될 수 있다고 전망했네요

디웨이브퀀텀의 낙관론

반면 디웨이브퀀텀의 앨런 바라츠 CEO는 젠슨 황의 주장에 강하게 반박했습니다. 그는 "젠슨 황 CEO의 주장은 완전히 틀렸다"며 "수많은 기업이 우리 양자컴을 사용해 혜택을 보고 있다"고 주장했습니다. 바라츠는 양자컴 상용화 시기가 15년, 20년, 30년 후가 아니라 "바로 지금, 오늘"이라고 강조했습니다. 

디웨이브퀀텀은 2011년 세계 최초로 '어닐링' 방식 양자컴 상용화에 성공한 기업으로, 2013년 512큐비트, 2015년 1000큐비트, 2017년 2000큐비트 양자컴을 개발한 회사입니다. 이 회사는 록히드마틴, 마스터카드, NTT도코모, 딜로이트, 지멘스 등 다양한 기업과 NASA, 오크리지국립연구소 등 연구기관에 양자컴퓨팅 서비스를 제공하고 있어요. 

마이크로소프트의 혁신적 접근

마이크로소프트는 양자컴퓨팅 분야에서 가장 적극적인 행보를 보이고 있는 기업 중 하나입니다.  2025년 1월 기업 블로그를 통해 "2025년이 기업들의 양자컴퓨터 준비 원년이 될 것"이라고 선언했구요. 또한 2025년 2월에는 새로운 양자 프로세서 개발에 성공했다고 발표했습니다.

마이크로소프트 CEO 사티아 나델라는 "이번 혁신으로 인해 일부가 예측한 것처럼 수십 년이 아닌, 수년 내에 진정으로 의미 있는 양자 컴퓨터를 만들 수 있을 것"이라고 자신감을 표했습니다. 마이크로소프트는 이미 영국 양자컴퓨터 기업 콴티뉴엄과 함께 12개의 큐비트를 99.8% 정확도로 제어하는 데 성공했으며, 아톰 컴퓨팅과 협력해 2025년 상용 양자컴퓨터 출시를 준비하고 있습니다

양자 컴퓨팅의 현재와 도전 과제

양자 컴퓨팅의 상용화에 있어 가장 큰 장벽은 오류 수정과 큐비트 확장성 문제입니다. 양자 측정 및 연산 과정에서 발생하는 오류는 양자 컴퓨터의 안정성과 신뢰성을 저해하는 주요 요인인데요.  양자 상태는 양자역학이 적용되는 상태이기 때문에 기본적으로 전자나 원자같이 매우 작은 사이즈이어야 합니다. 이러한 양자 상태는 주변의 열에너지나 전자기파등 미세한 노이즈에도 쉽게 반응하여 원래 상태를 잃어버리기 때문에 오류 발생률이 고전 비트에 비해서 매우 높습니다. 이를 해결하기 위한 기술 개발이 활발히 진행 중이며, 2025년 현재 오류 수정 기술과 확장 가능한 양자 컴퓨터 개발에 괄목할 만한 성과들이 나타나고 있습니다. 

구글은 2024년 12월 윌로우(Willow) 양자 컴퓨팅 칩을 공개하며, 이 프로세서가 표준 벤치마크 계산을 5분 이내에 수행했다고 발표했습니다. 이는 기존 슈퍼컴퓨터로는 10자년이 걸릴 계산이라고 합니다. 또한 구글은 큐비트를 추가할 때 오류율이 "기하급수적으로" 감소하는 '임계치 이하' 양자 계산을 시연했다고 밝혔습니다. 

양자 컴퓨팅의 산업적 응용

양자 컴퓨팅이 발전함에 따라 하이브리드 접근법에 대한 관심도 높아지고 있습니다. 이는 양자 기술을 활용해 계산적으로 복잡한 연산을 가속화하는 방식입니다. 디웨이브는 최근 양자 최적화 서비스를 확장했으며, 포드 오토산(Ford Motor Company와 Koç Holding의 합작회사)이 디웨이브 기술을 기반으로 한 하이브리드 양자 애플리케이션을 생산에 도입해 포드 트랜짓 제조 공정을 간소화했다고 발표했습니다. 

IBM의 제이 감베타 펠로우 겸 IBM 퀀텀 부사장은 "우리가 만들어낸 혁신은 모듈화, 통신 및 미들웨어를 활용해 양자 규모, 연산 성능을 확장하고, 양자 컴퓨팅과 기존 클래식 컴퓨팅을 통합하는 양자 중심 슈퍼컴퓨팅을 차세대 방식으로 만들어내는 데 있다"고 설명했습니다. 

정부 및 기업의 양자 컴퓨팅 투자

양자 컴퓨팅의 상용화를 앞당기기 위한 정부와 기업의 투자도 활발합니다. 미국은 2033년까지 산업적으로 유용한 양자 컴퓨터를 구축하는 것을 목표로 8년 계획을 수립했구요. 미국 국방고등연구계획국(DARPA)은 앨리스 앤 밥, 콴티뉴엄, 리게티 등 10개 양자 컴퓨팅 기업을 선정해 양자 벤치마킹 이니셔티브(QBI)의 첫 단계에 참여시키고 있습니다.

마이크로소프트는 미국 국방고등연구계획국(DARPA)으로부터 혁신 기술을 기반으로 결함 허용 양자 컴퓨터 프로토타입을 구축하도록 선정되었습니다. 마이크로소프트의 양자 하드웨어 부문 기술 펠로우이자 부사장인 체탄 나약은 이를 "양자 시대의 집적회로"라고 표현했습니다. 

엔비디아는 GTC 2025에서 미국 보스턴에 세계 최대 규모의 가속 양자 연구센터(NVAQC)를 설립할 계획을 발표했습니다. 2025년 하반기부터 퀀티넘, 퀀텀 머신, 큐에라 컴퓨팅 등 기업과 하버드, MIT 등 주요 대학 연구진들과 협력해 연구를 추진할 예정이구요.

결론: 2025년, 양자 컴퓨팅의 전환점이 될 것인가?

양자 컴퓨팅의 상용화 시기에 대한 전망은 여전히 엇갈리고 있습니다. 젠슨 황의 20년 후 전망부터 앨런 바라츠의 "지금 당장" 주장까지 스펙트럼이 넓습니다. 그러나 분명한 것은 2025년이 양자 컴퓨팅 발전의 중요한 전환점이 될 가능성이 높다는 점입니다.

마이크로소프트와 같은 기업들은 이미 상용 양자컴퓨터 출시를 준비하고 있으며, 디웨이브퀀텀은 이미 다양한 산업 분야에서 양자 컴퓨팅 서비스를 제공하고 있습니다. 오류 수정과 확장성 문제에 대한 해결책이 발전함에 따라, 양자 컴퓨팅의 실용적 응용은 점차 확대될 전망입니다. 

양자 컴퓨팅이 신약 개발, 신소재 개발, 금융, 인공지능 등 다양한 분야에 혁신을 가져올 잠재력은 어마어마합니다. 그러나 이 기술이 언제, 어떤 형태로 우리의 일상과 산업에 통합될지는 여전히 지켜봐야 할 문제입니다. 2025년은 양자 컴퓨팅의 상용화를 향한 중요한 한 걸음이 될 것이 분명합니다.