양자 기술

2025년은 양자(퀀텀) 컴퓨팅 역사 중 전환점이 된 해로 꼽힐 만하다. 실험실 수준에 머물고 있다는 평가를 받던 퀀텀 컴퓨팅은 올해부터 기술개발 뿐 아니라 ‘사업화’의 기틀을 만든해가 됐기 때문이다. 시작은 마이크로소프트였다. 마이크로소프트는 지난 2월 19일 새로운 기술 기반의 양자 칩 ‘마요라나 1(Majorana 1)’을 공개, 글로벌 기술 업계를 떠들썩하게 했다. 확장, 제어가 매우 어려운 큐비트를 100만 개까지 확장할 수 있다고 발표했기 때문. 이에 앞서 2024년 12월에 구글이 자체 개발한 양자 칩 '윌로우'(Willow)를 발표, 눈길을 끌었다. 구글은 '윌로우'를 장착한 양자컴퓨터가 성능 실험에서 현존하는 가장 빠른 슈퍼컴퓨터인 프런티어가 우주 역사보다 긴 시간인 10셉틸리언 년(10의 24제곱 년) 걸려야 풀 수 있는 문제를 단 5분 안에 풀었다고 밝혀 한동안 잠잠했던 ‘퀀텀 컴퓨팅’을 세상의 입에 오르내리는 계기가 됐다. 👉 [더 깊게 이해하기] 2025년 양자 컴퓨터는 왜 모멘텀을 받고 있나?IBM부터 아이온Q까지: 올해가 '양자 혁명' 변곡점...패권전쟁 돌입했다

양자컴퓨터에 대한 관심이 확대되고 있는 가운데 IT 융합 전문가로 꼽히는 정지훈 Asia2G 캐피털 파트너 겸 DGIST 교수가 지난 26일(현지시간) 양자컴퓨터 시장의 미래를 이렇게 전망했다. 정 교수는 이날 더밀크가 주최한 딥시크 쇼크 & CES 2025 산업별 집중분석 웨비나에서 '디지털 헬스케어와 퀀텀 컴퓨터'를 주제로 강연했다. 이날 정 교수는 양자컴퓨터의 상용화 시점을 자율주행 기술의 발전에 비유했다. 정 교수는 "양자컴퓨팅 사용화에 대한 의견은 분분하다"며 "다만 발전하는 모습이 자율주행차 도입에 대한 전망과 비슷하다"고 설명했다.가령 지난 2012년 자율주행차 상용화에 대한 전망은 5~10년, 그리고 더 늦은 2040년이 되도 어렵다는 의견이 분분했다. 정 교수는 "현재 자율주행 기술을 보면 레벨 2~3 정도의 자율주행 기술은 사용되고 있다. 그러나 완전 자율주행이라고 보기는 어렵다"며 "시각에 따라 상용화 시점은 완전히 달라진다"고 설명했다. 양자컴퓨팅도 이와 비슷하다. 정 교수는 향후 5년 내에 범용 양자컴퓨팅 시대가 도래할 것이라고 내다봤다. 정 교수는 "3년간 알고리즘이 안정화되고 기존 컴퓨터와 양자컴퓨팅을 결합한 하이브리드 접근법이 실용화 단계에 이를 것"이라며 "2030년 까지 오류를 정정하면서대규모 큐비트가 늘어날 것으로 기대한다"고 설명했다. 이어 "2030년 이후에야 범용 양자컴퓨팅 시대가 열릴 수 있을 것'이라고 전망했다.

양자컴퓨터는 전통적인 컴퓨터와 전혀 다른 원리로 작동하는 차세대 컴퓨팅 기술이다.기존 컴퓨터가 0과 1이라는 이진법을 기반으로 정보를 처리하는 비트(bit)를 사용, 순차적 또는 제한된 병렬 연산을 수행하는 반면, 양자컴퓨터는 양자역학의 중첩, 얽힘, 간섭 등의 현상을 활용하여 ‘양자비트(큐비트, Qubit)’로 연산을 수행한다. 큐비트는 0이나 1의 상태뿐 아니라 동시에 두 상태가 중첩된 상태로 존재할 수 있다. 이러한 중첩 상태 덕분에 양자컴퓨터는 하나의 연산으로 여러 가능성을 동시에 계산할 수 있어, 복잡한 문제를 기존 컴퓨터보다 훨씬 빠르게 해결할 잠재력을 지니고 있다.2025년들어 양자컴퓨터가 부상하는 이유는 바로 폭증하는 'AI 데이터'에서 비롯된다. 전통적인 컴퓨터와 GPU 기반의 병렬 연산 방식이 점차 한계를 드러내고 있기 때문이다. GPU는 다수의 코어를 활용해 대규모 데이터를 처리하지만, 데이터 양이 기하급수적으로 증가하면 그 효율에 한계가 발생한다. 반면, 양자컴퓨터는 양자역학적 원리를 이용해 연산 효율을 극적으로 향상시킬 수 있어, 미래의 데이터 처리와 AI 학습, 추론 분야에서 그 활용 가치가 더욱 부각될 것으로 기대된다.따라서 양자컴퓨터는 데이터 처리와 AI 시대의 혁신을 이끌 중요한 열쇠로 평가되며, 기술이 상용화되고 발전할 경우 우리 사회의 산업 구조와 기술 패러다임에 큰 변화를 가져올 잠재력이 크다는 전망이다.

마이크로소프트(Microsoft, 이하 MS)가 새로운 아키텍처에 기반한 양자 칩 ‘마요라나 1(Majorana 1)’을 공개했다. 지난 12월 양자 칩 ‘윌로우(Willow)’를 발표한 구글에 이어 MS도 자체 개발 양자 칩을 선보임에 따라 양자 컴퓨터 상용화가 앞당겨질 것이란 관측이 나온다.  MS는 19일(현지시각) “마요라나 1은 세계 최초로 ‘토포콘덕터(Topoconductor, 위상전도체)’를 활용, 양자 컴퓨터의 구성 요소인 큐비트를 보다 안정적, 확장 가능한 방식으로 생산할 수 있다”고 밝혔다.위상전도체와 이를 가능케 하는 새로운 유형의 칩인 ‘마요라나 1’을 활용하면 백만 큐비트까지 확장 가능한 양자 컴퓨터를 개발할 수 있다는 설명이다. MS는 위상전도체와 마요라나 1을 반도체 발명에 비유했다. 반도체로 인해 오늘날의 스마트폰, 컴퓨터, 전자 제품이 가능해진 것과 마찬가지로 이런 신 기술 기반의 양자 컴퓨터가 등장하면 가장 복잡한 산업, 사회 문제를 해결할 수 있을 것이란 주장이다.

“연결하고, 해결하고, 발견하고, 뛰어들라(Connect. Solve. Discover. DIVE IN.)” 사람과 정보, 제품을 연결하며, 기술을 활용해 전 세계적 문제를 해결하고, 새로운 가능성을 발견하자는 CES2025의 슬로건이다. 157개국, 포춘 500대 기업 296개를 비롯해 4500여 개 전시업체가 참여하는 기술·산업 축제 ‘CES 2025’에서 주목해야 할 산업 분야는 무엇일까. 더밀크는 CES 주최기관인 CTA의 발표, CES 혁신상 트렌드, 주요 참여 기업 현황 등을 종합해 다섯 가지 산업 영역을 정리했다.