2025년, 양자컴퓨터 상용화 원년 될까?...오류 수정 난제 실마리

2025년은 양자 컴퓨팅 분야에 있어 중요한 전환점이 될 수 있을까?

해묵은 과제였던 양자 컴퓨팅의 '확장성'과 '오류 수정' 문제 해결에 획기적인 진전이 나타나면서, 양자 컴퓨터가 실질적인 유용성을 갖추고 상용화의 문턱을 넘을 수 있을지 관심이 집중되고 있다.

10일(현지시각) 독립 저널 유라시아 리뷰가 2025년이 실용적으로 유용한 양자 컴퓨터의 시작을 알릴까?라는 분석기사를 실었다.


기존 컴퓨터가 정보를 비트 단위로 처리하는 것과 달리, 양자 컴퓨터는 큐비트라는 입자를 활용하여 정보를 처리한다. 큐비트는 빛 입자나 전자와 같은 미세한 입자들로, 양자역학적 특성을 지닌다.
그러나 큐비트는 외부 환경에 매우 민감해 온도 변화나 전자기장 간섭으로 인해 정보가 쉽게 손실될 수 있다. 이를 '양자 디코히어런스' 또는 '노이즈'라고 부르며, 양자 컴퓨터 개발의 가장 큰 난제로 꼽힌다.

'노이즈'를 완전히 제거하는 것은 불가능하지만, 계산에 필요한 시간 동안 노이즈를 최대한 억제하는 '양자 오류 수정' 기술이 핵심이다. '노이즈'로 인해 양자 컴퓨터를 구성하는 물리적 큐비트가 소모되면, 실제 계산에 사용되는 논리적 큐비트의 수가 크게 줄어든다. 이는 곧 양자 컴퓨터의 성능 저하로 이어진다.


이러한 상황에서 구글은 최근 과학 학술지 네이처에 논문을 발표하고, 자사의 '윌로우'(Willow) 양자 프로세서를 사용해 오류 수정 문제를 해결할 수 있다고 주장했다. 구글은 윌로우 칩을 통해 큐비트 수가 증가함에 따라 오류율이 기하급수적으로 감소하는 현상을 발견했다. 이는 큐비트 수가 증가할수록 계산 능력이 향상되는 대규모 양자 컴퓨터 개발의 가능성을 열어주는 획기적인 성과로 평가된다.


구글 외에도 여러 기업들이 양자 컴퓨터 개발에 박차를 가하고 있다. IBM은 '모듈식 양자 컴퓨팅'을 통해 여러 개의 양자 처리 장치를 연결해 성능을 향상시키는 기술을 개발하고 있다. 마이크로소프트와 아톰 컴퓨팅(Atom Computing)은 중성 원자를 이용해 24개의 논리적 큐비트로 계산을 수행하는 데 성공했다. 이는 지금까지 가장 많은 논리적 큐비트를 사용한 계산으로, 양자 오류 수정 기술의 발전을 보여주는 사례다.


양자 컴퓨팅의 가장 큰 과제는 실용적인 유용성과 응용 분야를 찾는 것이다. 2024년, 향상된 오류 수정 기술과 확장 가능한 양자 컴퓨터 개발에 괄목할 만한 성과들이 나타나면서, 2025년은 양자 컴퓨터 상용화의 원년이 될 수 있을지 기대가 모아지고 있다.

만약 양자 컴퓨터가 실용적인 수준으로 발전한다면, 신약 개발, 신소재 개발, 금융, 인공지능 등 다양한 분야에 혁신적인 변화를 가져올 수 있다. 특히 그동안 정부 주도로 이루어졌던 양자 기술 개발에 민간 투자가 활성화되면서, 관련 산업 생태계가 빠르게 성장할 것으로 예상된다.


이태준 글로벌이코노믹 기자 tjlee@g-enews.com