구글이 최근 공개한 양자컴퓨팅 칩 '윌로우'가 10조 7000억년이 걸리는 문제를 단 5분 만에 해결하면서 양자컴퓨팅 관련 주식이 급등하고 있다. 순다르 피차이 알파벳 CEO가 "지금의 양자는 5년 전 AI가 폭발하기 직전의 모습과 같다"고 밝힌 가운데 중국은 무려 207조원이라는 자금을 쏟아 붓고 미 국방부는 이를 항공모함급 전략 자산으로 지정하는 등 ‘양자 전쟁’이 시작됐다.
양자 컴퓨터는 양자역학의 중첩과 얽힘 같은 현상을 이용해 기존 컴퓨터로는 해결하기 어려운 복잡한 문제를 순식간에 처리하는 미래형 컴퓨터다. 기존 슈퍼컴퓨터를 포함한 모든 디지털 기기는 0과 1로 정보를 처리해 전등 스위치처럼 켜짐과 꺼짐 중 하나만 선택한다. 성능이 좋아질수록 이 0과 1을 더 많이 더 빠르게 처리하는 방식이다.
양자컴퓨터는 출발점부터 다르다. 0과 1을 동시에 표현하는 ‘큐비트’를 사용해 엄청난 양의 데이터를 병렬로 처리해 다양한 분야의 난제를 해결할 핵심 기술로 꼽힌다. 가령 멈춰 있는 동전이 아니라, 회전 중인 동전처럼 앞면과 뒷면의 상태를 동시에 활용해 계산하며 이 특성이 중첩이다.
이 차이는 문제 해결 방식에서 더 뚜렷해진다. 슈퍼컴퓨터는 사람이 미로에 들어가 하나씩 시도하는 방식으로 막히면 돌아와 다른 길을 간다. 속도는 빠르지만 경우의 수가 늘어날수록 계산량은 급격히 증가한다. 반면 양자컴퓨터는 모든 길로 동시에 퍼져 나가며 가능한 경우의 수를 한 번에 계산한다. 복잡한 문제일수록 성능 차이가 뚜렷하다.
물론 양자컴퓨터는 아직 완성된 기술은 아니다. 극저온 유지, 오류 제어 등 기술적 과제가 많아 일반 기업이나 개인이 쓰기에는 이르다. 그럼에도 최근 양자컴퓨터가 자주 뉴스에 등장하는 이유는 특허, 투자, 기업 경쟁이 동시에 늘고 있기 때문이다.
한국의 양자 특허 존재감도 커지고 있다. 한국은 248건으로 출원 비중은 2.7%에 머물렀지만 최근 10년 연평균 증가율이 58.5%로 중국(123.7%), 이스라엘(109.1%)에 이어 3위를 기록했다. 이에 산업통상자원부도 지난달 ‘K-양자산업 연합’을 출범하는 등 체계를 구축하고 있다.
유럽특허청(EPO)과 경제개발협력기구(OECD)의 ‘글로벌 양자 생태계 보고서’에서도 2005년부터 2024년까지 전 세계에 출원된 양자 특허는 9740건으로 집계됐고 한국은 782건으로 미국·유럽·일본·중국에 이어 5위를 기록했다.
강노원 한국표준과학연구원 본부장은 “반도체, 통신, 광학 등 이미 세계 최고 수준인 우리 기업들을 빠르게 ‘양자 소재·부품·장비’ 기업으로 전환하는 것이 핵심”이라고 강조했다. 양자컴퓨터 부품의 70%는 기존 산업 기술을 응용해 만들 수 있는 만큼 국내에서도 충분히 양자 분야의 ‘유니콘 기업’이 나올 수 있다는 분석이다.
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