현실로 다가오는 양자컴퓨팅…상용화위한 '국가적 R&D 투자' 시급

글로벌 빅테크와 스타트업을 중심으로 양자컴퓨터 관련 기술이 가파르게 발전 중이다. 여기에 인공지능(AI) 기술이 더해지면서 과학 실험을 넘어 실현 가능성이 한층 높아지고 있다.

이러한 변화 속에서 한국도 뒤처지지 않기 위해서는 국가 차원의 전략적인 연구개발(R&D) 투자와 지원이 절실하다는 주장이 나오고 있다.

21일 소프트웨어정책연구소(SPRi)는 최근 '양자컴퓨팅과 AI 융합 발전 가능성과 시사점'이라는 제목의 이슈리포트를 발간했다.

양자컴퓨팅과 AI 융합 발전 가능성과 시사점(이미지=소프트웨어정책연구소)

이번 보고서는 양자기술이 AI와 융합하며 어떻게 발전하고 있으며 이에 따른 정책적 대응이 왜 필요한지를 다양한 사례와 함께 짚고 있다.

양자컴퓨터는 양자역학이라는 물리학 이론을 바탕으로 0과 1을 동시에 처리할 수 있는 '큐비트(Qubit)'를 이용해 연산한다. 이 덕분에 특정 계산에서는 기존 컴퓨터보다 수천 배, 수만 배 빠르게 문제를 해결할 수 있다는 것이 전문가들의 설명이다.

이러한 기술은 단순히 빠른 컴퓨터를 넘어 지금까지 풀 수 없던 문제를 풀 수 있게 만든다. 신약 개발, 기후 변화 예측, 복잡한 금융 모델링, 물류 최적화, 암호 해독 등 다양한 분야에서 활용 가능성이 크다.

SPRi의 이슈리포트는 AI 기술이 양자컴퓨팅 개발을 어떻게 가속화하고 있는지, 그리고 반대로 양자컴퓨터가 AI 기술 발전에 어떤 기회를 줄 수 있는지에 주목했다.

AI는 양자컴퓨터를 개발하는 데 실질적인 도구로 활용되고 있다. 양자회로를 자동으로 설계하거나, 실험 데이터의 노이즈를 줄이고 결과를 최적화하는 데 머신러닝 기법이 도입되고 있다. 양자의 세계는 너무 작고 복잡해 사람이 모든 가능성을 계산하기 어려운데, AI가 그 역할을 대신하고 있다는 것이다.

AI 기술도 양자컴퓨터 덕분에 더 빠르고 정교해질 수 있다. 최근의 AI는 방대한 양의 데이터를 학습하고 처리해야 하는데 이 과정에서 엄청난 연산 능력이 요구된다. 양자컴퓨터는 특정 연산에서 고전 컴퓨터와 비교할 수 없을 정도로 우수한 성능을 발휘할 수 있어, 향후 AI의 연산을 대체하거나 보완할 수 있는 가능성이 기대되고 있다.

아직 양자컴퓨터가 당장 누구나 쓸 수 있는 기술은 아니다. 여전히 기술적으로 해결해야 할 과제가 많고, 장비도 비싸고 복잡하다. 상용화까지는 시간이 더 필요하다.

하지만 SPRi는 지금이 양자컴퓨팅 기술에 투자할 골든타임이라고 강조한다. 글로벌 기술 강국들은 이미 양자기술을 국가 전략기술로 지정하고, 수조 원 단위의 투자를 아끼지 않고 있다.

미국은 ‘국가양자이니셔티브법’을 통해 공공 R&D를 적극 지원하고 있으며 유럽연합은 '양자플래그십'이라는 대규모 프로젝트를 추진 중이다. 중국 역시 군사와 산업 전반에 양자기술을 접목하며 국가 전략의 핵심으로 삼고 있다.

반면 한국은 아직 초기 연구 수준에 머물러 있으며 산업화와 실용화를 위한 기반은 매우 부족한 상황이다. 특히 스타트업과 민간 기업들이 적극 나설 수 있도록 돕는 제도적 기반, 투자 생태계, 실증 인프라 등이 절실하다는 지적이 나온다.

이 보고서는 AI와 양자의 융합기술은 아직 초기 단계지만 기술 파급력이 매우 크기 때문에 국가적 차원의 선제적 R&D 지원이 반드시 필요하다고 강조한다. 특히 ▲양자-AI 융합기술을 국가 전략기술로 지정 ▲양자컴퓨팅 스타트업 육성과 실증환경 구축 ▲고등교육 기관 중심의 융합 인재 양성 확대 양자기술 보안 및 국제협력 체계 마련 등을 요구했다.