[한국미래일보=이현지 대학생 기자]ChatGPT 생성 사진.  

불과 2~3년 전만 해도 사람들은 양자컴퓨터가 먼 미래라고 이야기했다. 하지만 2026년 지금 상황이 달라졌다. 기본 컴퓨터로 수십 년이 걸릴 계산을 단숨에 풀어낸다는 '꿈의 컴퓨터'가 빠르게 현실로 다가오고 있다.

빅테크 3파전, Google·MS·IBM

구글은 연산 성능, 마이크로소프트는 오류 감소, IBM은 상용화 로드맵에서 각각 양자컴퓨터 차별화를 시도하고 있다.

구글은 2024년 12월, 자체 개발한 양자칩 'Willow'를 탑재한 양자컴퓨터가 현존 슈퍼컴퓨터로는 사실상 계산 불가능한 문제를 단 몇 분 만에 해결할 수 있다고 발표했다. 2026년 3월에는 이더리움 재단·스탠퍼드대 연구진과 함께, 비트코인·이더리움이 쓰는 암호 해독에 필요한 양자 자원을 재추정한 논문을 공개했다. 기존 추정치(약 1,000만 큐비트)의 20분의 1 수준인 50만 큐비트 미만이면 된다는 결과였다. 다만 이는 이론적 자원 추정으로, 구글이 보유한 실제 칩 Willow는 105큐비트 수준이라 당장 실행할 수 있는 단계는 아니다.

마이크로소프트는 2025년 2월 오류 가능성을 혁신적으로 낮춘 위상 초전도체 기반 양자칩 'Majorana 1'을 공개했다. 현재는 8개의 큐비트를 구현하지만, 이를 100만 개까지 확장할 수 있도록 설계했다. 

IBM은 2025년 11월, 이전 세대(Heron)보다 회로 복잡도를 30% 높인 120큐비트 프로세서 '나이트호크(Nighthawk)'를 공개했다. 실시간 오류 정정 가능성도 이전보다 약 10배 빨라졌다. 2026년 하반기에는 논리적 정보를 직접 처리하는 모듈러 프로세서 '룬(Loon)' 출시를 앞두고 있다. IBM의 목표는 2026년 말 '양자 우위(Quantum Advantage)' 달성, 2029년 결함 허용 양자컴퓨터 출시다.

실험실 밖, 실제 양자컴퓨터의 활용

전문가들이 주목하는 것은 단순한 기술 발표가 아니라 '실제로 어디에 쓰일 수 있냐'다. 

금융 분야에서는 JP모건 체이스가 퀀티뉴엄(Quantinuum)·미국 국립연구소(아르곤·오크리지)와 함께, 금융 보안의 핵심인 난수 생성에서 '양자 인증 무작위성(certified randomness)'을 세계 최초로 시연했다. 이 실험은 기존 슈퍼컴퓨터로 검증하기 어려운 작업을 양자컴퓨터로 풀어낸 사례이다.

제약·바이오 분야에서는 양자 알고리즘으로 단백질 구조를 분석하고 약물 간 상호 작용을 예측하는 연구가 진행 중이다. 실제 임상 전 단계 시뮬레이션에 도입한 사례도 등장하기 시작하며, 덕분에 수년이 걸리던 신약 개발 시뮬레이션 기간을 수개월로 단축할 수 있다는 기대가 커지고 있다. 

한국의 양자 컴퓨터: 국산 20큐비트, 삼성·SK텔레콤의 도전

한국표준과학연구원(KRISS)은 국산 20큐비트 양자컴퓨터를 첫 시연했으며, 미국 NIST와 양자컴퓨팅 정밀측정기술 협력 합의를 이끌어냈다. 한국과학기술연구원(KIST)은 별도의 오류 완화 없이 광자(빛 알갱이) 기반 큐비트로 16차원 양자화학 계산을 구현하는 데 세계 최초로 성공했고, 독자적인 양자 오류 정정 기술도 개발했다.

산업계에서는 삼성전자가 양자내성암호(PQC)를 탑재한 보안 칩을 2025년 개발했고, SK텔레콤은 자체 개발한 PQC를 IDQ의 QKD 시스템에 결합한 'QKD-PQC 하이브리드' 양자암호 장비를 출시해 이중 양자보안을 선보였다. LG유플러스도 양자내성암호 기술을 적용한 기업용 VPN을 내놨다. 연세대학교는 IBM의 양자컴퓨터 ‘퀀텀 시스템 원’을 국내 최초로 공개 운영하며 산학 생태계 조성에 나서고 있다.

삼일PwC경영연구원은 '양자컴퓨터 분야는 아직 누구도 결정적 우위를 잡지 못한 태동기 단계'라며, 후발주자인 한국도 핵심 기술 개발에 집중한다면 선두로 도약할 기회가 충분하다고 평가했다. 다만 이를 위해서는 미국·중국 대비 미미한 전문인력 확보와 대규모 R&D 투자, 산학연 협력이 시급하다.

넘어야 할 과제들

위즈덤트리의 글로벌 리서치 책임자는 '양자컴퓨팅은 아직 초기 단계'라 '투자 관점에서 해석하기가 진정으로 어렵다'고 말했다. 전문가들 사이에서는 실질적인 양자 우위 확보에 2030년 이전은 어렵고, 2040년대 중반을 예상하는 시각도 여전히 존재한다.

지정학 리스크도 빠르게 부상하고 있다. 양자 기술이 국가 안보와 직결되는 전략 기술로 분류되면서, 미국과 중국을 중심으로 기술 블록화가 가속화되고 있다. 각국은 양자를 미래의 핵심 산업으로 보고 자국 중심의 투자와 육성에 나서고 있다. 미국 의회는 2026년 초 '국가 양자 이니셔티브 재승인 법안'을 발의해 2034년까지 연방 정부의 양자 연구 지원을 연장했으며, NIST에 연간 8,500만 달러, NASA에 2,500만 달러를 배정했다.

엔비디아 젠슨 황 CEO는 'AI가 양자컴퓨터의 운영체제 역할을 할 것'이라며 AI와 양자의 융합 가능성을 강조했다. '꿈의 컴퓨터'를 누가 먼저 현실로 만들지는 지금부터의 경쟁이다.