[과학] AI를 주시하는 사이, 량자 시대가 조용히 열리고 있다

인공지능(AI)을 넘어 또 다른 산업 구조를 재편하고 지정학적 권력 질서를 다시 쓸 수 있는 기술이 마침내 연구실을 벗어나려 하고 있다. 그것은 바로 량자 기술이다.

유엔은 2025년을 ‘국제 량자 과학기술의 해’로 지정했다. 실용화까지는 10년이 남았다고 여겨졌던 심오하고 복잡한 과학 분야를 중심으로 많은 업계 발표와 언론의 대대적인 홍보가 나타났다.

량자 기술은 량자 물리학의 기이한 력학적 특성을 활용해 기존 장비 대비 성능이 기하급수(幂指数)적으로 증가하는 컴퓨터, 센서, 통신 장치를 만든다. 전통적 컴퓨터는 ‘0’ 또는 ‘1’로 나타낼 수 있는 비트를 데이터 단위로 하여 정보를 처리하였다. 반면 량자 컴퓨터는 두가지 상태가 동시에 존재하는 중첩(叠加) 상태 방식으로 존재하는 량자 비트를 데이터 단위로 정보를 처리해 극도로 빠른 속도로 방대한 가능성을 평가할 수 있게 한다.

량자 기술은 의료부터 금융에 이르기까지 다양한 분야를 변화시킬 수 있다. 매킨지(麦肯锡)회사는 2035년까지 이 기술이 전세계적으로 최대 970억 딸라의 수익을 창출할 수 있을 것으로 추정하고 있다. 베인(贝恩)회사는 좀 더 거시적인 생태계에 주목하며 량자 기술이 최대 2,500억 딸라의 시장 가치를 발휘할 수 있을 것으로 예상한다.

2025년 초, 량자 기술 분야에서는 드문 바이러스식(病毒式) 전파 순간이 찾아왔다. 마이크로소프트(微软)는 2월에 첫 량자 컴퓨팅 칩을 발표하면서 단일 프로세서(处理器)에 100만개의 량자 비트를 통합하는 기술 경로를 확보했다고 주장했다.

마이크로소프트의 이러한 공개 발표에 앞서 구글은 2024년 말 ‘Willow’라는 자체 개발 량자 컴퓨팅 칩을 발표한 바 있다. 마이크로소프트 발표 이후, 아마존의 클라우드 컴퓨팅 부문도 곧이어 ‘Ocelot’ 칩을 예고하며 이전 기술 대비 량자 오류 수정 비용을 최대 90%까지 절감할 수 있다고 선전했다.

2025년 6월, 국제상업기계회사는 2029년까지 내결함성(容错型) 량자 컴퓨터를 출시하기 위한 매우 상세한 기술 로드맵(框架)을 발표했다. 10월, 구글은 Willow 칩에서 ‘검증 가능한’ 알고리즘을 성공적으로 실행했다고 주장했다. 즉, 이 알고리즘은 다른 량자 컴퓨터에서도 반복 실행될 수 있다는 의미다. 구글에 따르면, ‘양자 에코(量子回声)’라는 이 알고리즘은 Willow 칩에서의 운행 속도가 세계에서 가장 강력한 슈퍼컴퓨터보다 1만 3,000배 빠른 속도로 실행되였다.

지난해 기술 거두기업들과 스타트업(初创企业)들의 량자 기술 분야에서의 급속한 추세는 5년 전만 해도 상상하기 어려웠다. 투자자들은 이 추세를 주목했으며 자본이 끊임없이 류입되고 있다.

미국은 여전히 량자 기술 분야에서 선두를 달리고 있지만 중국은 격차를 빠르게 좁히고 있으며 관련 특허 신청이 급증하고 있다. 과거 분석가들은 이와 류사한 데이터를 사용해 중국이 전기차 등 다른 분야에서 선두를 차지할 것이라고 예측한 바 있다.

1월 초, 2025년 노벨 물리학상 수상자 중 한 명인 존 마티니스는 중국이 량자 기술 분야에서 미국보다 ‘몇 나노초’ 뒤처져 있다고 경고했다.

비록 발전 전망이 흥미롭지만 기존 량자 컴퓨터의 한계 또한 무시할 수 없다.

2025년 초, 엔비디아의 최고경영자 젠슨 황은 우리가 량자 컴퓨터가 중대한 효과를 발휘할 수 있는 시점까지 약 15∽30년 정도 남았다고 주장한 바 있다. 그는 이후 자신의 판단 실수를 인정했고 6월에는 량자 기술이 ‘앞으로 몇년 안에 몇가지 흥미로운 문제를 해결하는 데 사용될 수 있을 것’이라고 말했다.

업계 내 가장 급진적인 예측 조차도 량자 컴퓨팅의 효과적 사용까지는 적어도 5년 이상 더 필요하다고 보고 있다. 시간 예측에 대한 의견 차이는 규모에 맞게 안정적인 량자 비트를 구현하고 오류률을 억제하는 데 여전히 존재하는 어려움을 부각시킨다.

베인회사의 지난해 조사에 따르면 정보 보안 전문가의 73%는 이 문제가 앞으로 5년 내 ‘실질적 위험’이 될 것이라고 생각하지만 전문가 중 단 9%만이 대응 방안을 마련했다고 답했다. 시간이 촉박하고 세계적 경쟁이 시작되였지만 준비는 뒤처져 있다. 지금이 기업과 정책제정자(制定者)들이 새로운 량자 전략과 인재 양성 경로를 마련할 시기며 무엇보다도 진지한 포스트량자(后量子) 보안 계획을 수립해야 할 때이다.

/참고소식

编辑：최화