오는 7~10일(현지시각) 미국 라스베이거스에서 열리는 세계 최대 IT 전시회 ‘CES 2025′에서 인공지능(AI)을 이을 차세대 기술로 양자 컴퓨팅이 부각되고 있다. 개막을 하루 앞두고 CES 2025 첫 기조연설 무대에 서는 젠슨 황 엔비디아 최고경영자(CEO)는 최근 구글과 차세대 양자 컴퓨팅 협업을 추진한다고 발표했다. AI 기술이 전 산업계를 뒤흔든 것처럼 과거 공상과학으로만 여겨졌던 양자 컴퓨팅을 현실화하기 위해 힘을 모으고 나선 것이다. 구글은 지난달 자체 개발한 양자 칩 ‘윌로우’를 장착한 컴퓨터가 현존 최고 성능의 슈퍼컴퓨터를 능가했다고 밝혔는데, 아직 남아있는 난제를 극복하기 위해 엔비디아의 슈퍼컴퓨터를 활용해 양자 구성 요소를 개발한다는 계획이다.
◇ “양자 기술, 산업 혁신의 열쇠”… CES서 첫 심층 논의
양자 컴퓨팅은 기존 컴퓨터로는 해결이 불가능하거나 수천 년이 걸릴 문제를 단 몇 초 만에 처리할 수 있다. 이에 암호 해독, 신약 개발 등의 분야에서 혁신을 불러올 미래 기술로 각광받고 있다. 전통적인 컴퓨터가 0과 1, 이진법으로 데이터를 처리하는 것과 달리 양자 컴퓨터는 0과 1이 중첩되고 얽혀 정보를 표현하는 큐비트(qubit)를 활용해 복잡한 계산을 병렬 처리한다. 현재 양자 컴퓨팅 개발은 초기 단계로, 빅테크 기업을 중심으로 상용화를 위한 연구에 속도가 붙고 있다.
CES를 주관하는 미국소비자기술협회(CTA) 측은 “양자 기술은 단순한 유행어가 아닌 산업을 재편하고 인간의 역량을 확장할 변혁적인 힘”이라며 “양자 기술은 이제 실험실에서 벗어나 주요 산업과 학문 분야를 혁신하는 강력한 도구로 자리 잡고 있다”고 말했다. 그러면서 “올해 전시회에서는 양자 기술이 의료 부문과 제조, GPS(위성항법시스템) 등의 분야에서 어떻게 실제로 활용되고 있는지 논의할 것”이라고 했다. CTA는 양자 기술과 관련해 이번 전시에서 주목할 만한 기업으로 구글, IBM, 아마존, 마이크로소프트(MS)를 꼽았다. IBM은 6년 전 CES에서 세계 첫 회로 기반 상용 양자 컴퓨터를 공개한 바 있다.
이번 CES에서는 양자 기술 개발과 사업화 가능성을 논의하는 장이 처음으로 펼쳐진다. CTA는 세계 최대 양자 콘퍼런스인 ‘퀀텀 월드 콩그레스’ 측과 협업해 ‘양자 기술이 곧 사업’이라는 주제로 오는 9일 특별 프로그램을 진행한다. 올해는 유엔(UN)이 정한 ‘세계 양자 과학 기술의 해’이기도 한 만큼 양자 기술이 해결할 수 있는 글로벌 산업 과제와 실제 응용 사례를 심층적으로 논의한다는 계획이다.
CTA는 이번 전시에서 양자 컴퓨팅뿐만 아니라 양자 통신과 양자 센싱 등 3대 양자 기술을 모두 주목해야 한다고 강조했다. CTA 측은 “양자 통신은 금융 거래부터 국가 안보에 이르는 민감한 데이터를 획기적으로 보호할 기술이며, 양자 센서 역시 기존 센서가 도달할 수 없는 수준의 민감도와 정밀도를 제공해 의료 영상, 환경 모니터링과 같은 분야에서 혁신을 일으키고 있다”고 했다.
◇ 양자 기술 상용화 개발 속도… 시장 성장 본격화
기업 전시 부스에서도 양자 기술의 상용화 방안에 초점이 맞춰질 전망이다. 국내 양자 기술 스타트업 큐심플러스는 양자 통신용 신호 생성기를 출품해 올해 임베디드(내장형) 기술 부문에서 혁신상을 받았다. 혁신상은 작년 4월부터 올 4월 이전까지 시장에 출시되는 출품작을 대상으로 혁신성과 사회적 기여도가 높은 제품에 수여한다. 이 제품은 기존 양자 통신 장비에서 필요했던 고비용 하드웨어를 대체해 고속 신호 생성과 정밀 제어를 하나의 시스템에 통합했다. 심사위원들은 큐심플러스의 신호 생성기가 양자 통신 상용화를 앞당길 혁신적인 솔루션이라고 평가했다.
글로벌 기업들이 양자 컴퓨팅 상용화에 박차를 가하면서 업계의 기대감도 커지고 있다. 구글은 지난달 105개의 큐비트를 탑재한 최신 양자 컴퓨팅 칩 ‘윌로우’를 공개하며 기존 컴퓨터로는 10셉틸리언년(10의 24제곱년)이 걸리는 연산을 단 5분 만에 처리했다고 발표했다. 큐비트 수가 많을수록 컴퓨터가 처리할 수 있는 정보의 양과 병렬 계산 능력이 확대되지만 동시에 오류율도 증가해 이를 해결하는 게 과제다.
이보다 한 달 앞서 MS는 24개의 논리적 큐비트를 활용해 양자 시스템의 오류 비율을 41.5%에서 9.5%로 낮추는 데 성공했다고 밝혔다. 미 양자컴퓨터 기업 아이온큐는 최근 32개의 큐비트를 탑재한 양자 시스템을 개발해 성능을 크게 향상시켰다. 시장조사업체 프레시던스 리서치에 따르면 양자 컴퓨팅 시장 규모는 지난해 약 10억9834만달러(약 1조6100억원)에서 오는 2034년 약 162억2310만달러(약 23조8700억원)로 성장할 전망이다.
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