오스카 페인터 아마존 웹서비스 퀀텀 총괄
‘퀀텀코리아 2025′ 기조강연

오스카 페인터(Oskar Painter) 아마존 웹서비스(AWS) 퀀텀 총괄은 24일 서울 양재aT센터에서 열린 ‘퀀텀 코리아 2025’ 기조강연에서 양자컴퓨터가 실용화되기 위해서는 오류 정정 기술이 필수적이라고 말했다./퀀텀 코리아

“양자화학, 암호학, 최적화, 머신러닝 등에서 양자컴퓨팅의 활용 가능성이 높지만, 여전히 ‘오류’라는 기술적 과제가 그 앞을 가로막고 있다.”

오스카 페인터(Oskar Painter) 아마존 웹서비스(AWS) 퀀텀 총괄은 24일 서울 양재aT센터에서 열린 ‘퀀텀 코리아 2025’ 기조강연에서 양자컴퓨터가 실용화되기 위해서는 오류 정정 기술이 필수적이라고 강조했다.

양자컴퓨터는 큐비트를 통해 작동한다. 그러나 큐비트는 극도로 민감해 외부 환경의 미세한 영향에도 정보가 손실되기 쉽다. 페인터 총괄은 “0이 1로, 혹은 그 반대로 바뀌는 ‘비트 플립’ 오류와 상태의 위상이 바뀌는, 양자에만 존재하는 특수한 오류인 ‘페이즈 플립’ 두 가지 형태로 나타난다”고 설명했다.

현재 AWS는 이 문제를 해결하기 위한 양자 오류 정정 기술 개발에 집중하고 있다. 페인터 교수는 “15년 전에는 연산 10번 중 한 번꼴로 오류가 발생했지만, 현재는 0.3% 수준까지 줄어들었다”며 “실용적 계산을 위해서는 오류율을 1조분의 1 수준까지 낮춰야 한다”고 말했다.

이러한 오류 문제를 해결하기 위해 AWS는 새로운 큐비트 구조인 ‘캣 큐비트’를 개발했다. 슈뢰딩거가 양자 상태를 고양이가 죽었으면서도 살아있는 것과 같다고 비유한 ‘슈뢰딩거의 고양이’에서 영감을 받은 개념이다. 캣 큐비트를 활용해 비트 플립 오류를 5000배 줄이는 데 성공했으며, 올해 2월에는 이를 기반으로 한 양자칩 ‘오셀롯’을 공개했다.

페인터 교수는 “현재의 오류 정정 단계는 1960년대 마이크로전자산업 초기와 같은 전환점이라고 본다”며 “이 시기 혁신을 위해서는 소재, 디바이스, 3차원 칩 스태킹 등 제조기술 전반의 재설계가 필요하다. 빠르면 5~10년 내에 내결함성 양자컴퓨터가 나올 것”이라고 강조했다.

실리아 머츠바처(Celia Merzbacher) 미국 양자개발컨소시엄(QED-C) 대표./퀀텀 코리아

이어 기조강연에 나선 실리아 머츠바처(Celia Merzbacher) 미국 양자개발컨소시엄(QED-C) 대표는 글로벌 산업 현황을 소개하며 “전 세계적으로 약 557억 달러(약 75조원)의 공공 자금이 양자 기술에 투자된 것으로 파악되며, 미국과 중국, 영국, 독일, 한국이 상위 5위에 속한다”고 밝혔다.

QED-C에 따르면, 전 세계 양자 기업 수는 5989개에 달하며, 양자 기술에만 집중하는 ‘퓨어 플레이’ 기업은 513개에 달한다. 앞으로 5년간 양자 기업들의 연간 매출 성장률은 평균 27%로 예측되며, 양자컴퓨팅과 양자센싱 분야의 기업 수익은 2028년 각각 20억 달러(약 2조 7000억원), 10억 달러(약 1조 3000억원)까지 성장할 것으로 전망된다.

머츠바처 대표는 동시에 양자 기술이 산업에 실제로 안착하기 위해서는 넘어야 할 장벽도 많다고 지적했다. 그는 “양자 기술이 산업에 실질적으로 도입되려면 기술뿐 아니라 비용, 전력, 크기, 표준화, 규제 등 전방위적 과제가 해결돼야 한다. 기술적 신뢰성을 넘어서 사용자에게 ‘도입할 이유’를 설득하는 것이 관건”이라며 “오류 정정, 알고리즘 개발과 함께 양자컴퓨팅과 관계없는 레이저와 같은 주변 요소들의 개발도 중요하다”고 덧붙였다.

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