"슈퍼컴 1만년 걸릴 일, 4분이면 끝"…LG·현대차 '기대'[양자칩 시대②]

[서울=뉴시스]이인준 기자 = 양자 기술은 이미 산업계 패러다임을 뒤바꿀 핵심 기술로 인정받고 있지만, 아직 상용화까지 시간이 더 필요하다는 목소리다.

단 국방이나 금융 분야에서는 양자통신과 암호화·해독 기술에 대한 조기 상용화 시도가 있다. 또 양자센싱을 통한 정밀 계측과 진단 기술은 농업, 의료, 석유가스, 건설, 국방, 로봇 공학 등 다양한 산업군에서 활용 가능할 전망이다.

무엇보다 글로벌 빅테크(기술 대기업)들이 양자 칩 개발을 서두르며 양자 컴퓨팅의 조기 상용화 기대감은 갈수록 높아지고 있다.

◆슈퍼컴 1만년 걸릴 일, 양자컴 3분20초면 끝
22일 업계에 따르면 양자 컴퓨팅이 개발된다면 기존 슈퍼 컴퓨팅이 하던 일을 너끈히 대체할 수 있다. 일기예보나 기후변화, 암호해독, 신약 등 신물질·소재 발굴, 도시교통 최적화, 우주탐사 등 복잡한 계산이 필요한 모든 분야에 투입 가능하다.

양자 컴퓨터는 슈퍼컴퓨터보다 압도적으로 속도가 빠르다.

현재 컴퓨팅 기술은 비트(bit) 단위로 연산하는데, 2개의 정보(0과 1) 만 처리할 수 있다. 반면 양자 컴퓨팅은 큐비트(qubit·quantum bit)가 기본 단위로, 비트와 달리 0과 1이 공존할 수 있어 4개의 정보(00, 01, 10, 11)를 연산할 수 있다.

이에 따라 큐비트 개수만큼 2의 제곱수로 계산이 가능해진다. 결과적으로 슈퍼컴퓨터로 1만년이 걸리는 계산을 양자 컴퓨터는 3분20초면 뚝딱 처리할 수 있다. 처리 속도가 비약적으로 높아지는 것이다.

오류 문제는 아직 약점이지만, 점차 해법이 나오고 있다.

양자 컴퓨터는 초전도 기술을 활용하기 위해 절대 온도 0도(섭씨 영하 273도)의 극저온 상태를 유지해야 하고 빛·열 등 아주 미세한 자극에도 반응하기 때문에 오류가 자주 생긴다.

하지만 구글은 지난해 공개한 자체 양자 칩 '윌로(Willow)'를 통해 기존 상식과 달리 더 많은 큐비트를 사용할수록 오류를 줄일 수 있다고 밝혔다.

마이크로소프트가 최근 공개한 양자 칩 '마요라나 1(Majorana 1)'도 인듐 비소와 알루미늄 등으로 구현된 신소재인 '위상 초전도체'를 활용해 오류의 수정을 자동 제어할 수 있다고 한다.

수퍼 컴퓨터와 신기술인 양자 컴퓨터를 함께 활용하면, 다앙한 사회적·산업적 난제들을 풀어가는데 크게 기여할 수 있다. 양자 컴퓨터는 슈퍼 컴퓨터보다 빠른 시간에 데이터를 처리하기 때문에 상대적으로 에너지와 공간 효율 측면에서도 강점이 있어 기후위기 대응에도 유리하다는 평가다.

◆양자컴 개발 각축전…국내 기업들도 활용처 고심
현재 IBM, 구글, 마이크로소프트, 아마존 등 300개의 양자 컴퓨팅 기술을 개발 중인데, 아직 국내 기업들은 연구 개발이나 기술 투자보다 미래 활용 방안을 더 고민하고 있다.

보안 서비스 분야는 가장 관심이 높은 분야다. 앞으로 전자 업계에서 주목하는 영화 아이언맨의 '자비스' 같은 AI 에이전트 역시 암호화를 위한 양자통신 기술이 절실할 것으로 기대된다.

삼성전자는 SK텔레콤과 함께 2020년 스마트폰 '갤럭시 A 퀀텀' 시리즈를 통해 양자난수생성(QRNG) 칩셋을 사용한 암호화 기술을 시도했다. 최근 출시한 갤럭시S25 시리즈에도 차세대 모바일 보안 기술인 '양자 내성 암호(PQC)' 기능을 넣었다.

차세대 신물질 개발에도 양자 컴퓨팅이 활용된다.

LG전자는 올레드(유기발광다이오드) 패널의 효율을 높이기 위한 청색 신물질 개발을 위해 양자 컴퓨팅을 적극 활용한다.

현대차는 배터리 안정성 개선과 비용 효율화를 위해 연료전지 소재를 대체할 물질을 찾기 위한 양자컴퓨터 알고리즘을 개발해 미국 아이온큐(IonQ)와 협업 중이다.

포스코도 이차전지 양극재에 적용할 후보 물질을 찾는데 양자컴퓨터를 활용할 방침이다. 양자컴퓨터로 배터리 신소재 개발을 위해 배터리용 고체 전해질 소재 개발 과정을 시뮬레이션하는데 사용하는 것이다.


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