Your browser does not support JavaScript!

IBM과 국내 기업이 주도하는 양자컴퓨팅 현황: Quantum Korea 2025에서 글로벌과 국산 기술 경쟁

일반 리포트 2025년 06월 23일
goover

목차

  1. 국내 양자컴퓨팅 기술 현황
  2. IBM의 양자컴퓨팅 로드맵과 Starling
  3. 클라우드 기반 양자컴퓨팅 서비스 및 응용 사례
  4. 양자 오류정정 기술 발전
  5. 시장 동향 및 향후 전망
  6. 결론

1. 요약

  • 2025년 6월 기준, 양자컴퓨팅 분야는 국내외 기업들이 이끄는 경쟁의 격화가 두드러지며, 특히 대규모 로드맵 발표와 기술 상용화가 동시에 진행되고 있는 상황이다. 'Quantum Korea 2025' 행사에서는 SDT가 국산 극저온 냉각기인 '크라이오랙(CryoRack)'을 공개할 예정이며, 이 장비는 양자컴퓨터의 중심부품인 초전도 양자프로세서를 극저온에서 안정적으로 유지하는 기능을 통해 국산 기술의 경쟁력을 높이는 데 기여할 것이다. LG유플러스는 PQC(양자내성암호) 기반의 양자보안 시스템을 시연하여, 매년 증가하는 데이터 보안 요구에 부합하는 신뢰할 수 있는 양자 보안 솔루션을 입증하고 있다. 한편, IBM은 2029년까지 200 논리 큐비트와 1억 양자 연산을 수행할 수 있는 오류 내성 시스템인 'Quantum Starling' 프로젝트를 통해 기술적 주도권을 확보할 것을 목표로 하고 있으며, 이는 산업 전반에 걸쳐 양자컴퓨팅의 실제 응용 가능성을 제시하는 중요한 이정표가 될 것으로 예상된다. 현재 클라우드 기반 양자컴퓨팅 서비스(QCaaS)의 성장은 다양한 산업 분야에서의 양자 기술 활용을 촉진하고 있으며, IonQ와 Kipu Quantum의 성공적인 단백질 접힘 문제 해결 사례는 양자컴퓨팅의 실용적인 응용을 더욱 확고히 하고 있다. 각국의 오류정정 기술 발전도 주목할 만한 경과를 보여주고 있다. Microsoft의 4D 코드는 기존의 양자 오류정정 방식의 한계를 극복할 가능성을 제시하며, 오류 감지와 수정 과정의 효율성을 크게 향상시킬 수 있는 길을 열어주고 있다. 이러한 기술들은 향후 양자컴퓨팅 시장의 확장성과 경쟁력 강화에 기여할 것으로 기대된다.

  • 양자컴퓨팅 산업의 시장 전망 또한 밝다. 조사에 따르면, 2027년 이후 양자 상업적 이득이 현실화될 것으로 예상되며, 이는 금융, 에너지, 신약 개발 등 다양한 분야에서 혁신을 이끌어낼 가능성이 크다. 이러한 추세를 반영하듯, 국내 기업들의 연구개발 투자와 글로벌 파트너십 강화는 앞으로의 경쟁력 확보를 위한 필수 요소로 자리 잡고 있다.

2. 국내 양자컴퓨팅 기술 현황

  • 2-1. 크라이오랙 공개 예정

  • 2025년 6월 24일부터 26일까지 개최되는 '퀀텀코리아 2025'에서 SDT가 국산 극저온 냉각기 '크라이오랙(CryoRack)'을 공개할 예정이다. 이 제품은 양자컴퓨터의 핵심 부품인 초전도 양자프로세서(QPU)를 극저온 환경에서 냉각하여 양자 상태를 유지하도록 설계된 장비이다. 크라이오랙은 최저 온도 10mK에서 14μW의 쿨링 파워를 제공하며, 이는 초전도 양자컴퓨터의 안정적 운용에 필수적이다. SDT는 이를 통해 국산 양자컴퓨터 인프라의 기술 국산화 및 경쟁력을 강화하고자 한다. 특히, 이 제품은 병렬 확장이 가능한 모듈형 구조로 설계 중이며, 향후 1000큐비트 이상 대형 양자컴퓨터에 대응할 수 있도록 계획하고 있다.

  • 2-2. LG유플러스의 양자보안 업무환경 시연

  • LG유플러스는 동일한 행사에서 양자내성암호(PQC) 기반의 양자보안 업무환경을 전시할 예정이다. 이 보안 시스템은 클라우드 기반 통합 계정 관리 서비스인 '알파키(AlphaKey)'와 통합 보안 플랫폼 'U+SASE'를 중심으로 구성되어 있다. 양자보안 기술은 앞으로의 디지털 환경에서 필수불가결하게 여겨지고 있으며, LG유플러스는 이를 통해 안전한 계정과 네트워크 보안 체계를 구축하는 사례를 제시할 계획이다. 이번 전시는 기업들이 양자컴퓨팅 환경에서도 신뢰할 수 있는 보안 체계를 갖추는 것이 얼마나 중요한지를 강조하고 있다.

  • 2-3. 국내 기술 경쟁력 도전

  • 국내 양자컴퓨팅 기술이 글로벌 시장에서 경쟁력을 유지하기 위해서는, SDT와 LG유플러스의 노력처럼 국내 기업의 기술 개발과 상용화가 필수적이다. SDT가 선보이는 크라이오랙과 LG유플러스의 PQC 기반 솔루션은 기술 국산화의 중요한 이정표가 될 것으로 보인다. 이러한 기술들은 양자컴퓨팅이 기업의 경쟁력을 좌우할 수 있게 해 주며, 이에 따라 업계의 기대가 크다. 따라서 이번 '퀀텀코리아 2025'를 통해 더 많은 기술 개발이 이루어지고, 이를 통해 국내 기업이 세계 양자 기술 생태계에서 차지하는 비중이 더욱 커질 것으로 예상된다.

3. IBM의 양자컴퓨팅 로드맵과 Starling

  • 3-1. IBM 퀀텀 스타링 개발 계획

  • IBM은 2029년까지 세계 최초의 대규모 오류 내성 양자컴퓨터인 '퀀텀 스타링(Quantum Starling)'의 개발을 계획하고 있다. 이 시스템은 기존 양자컴퓨터보다 20, 000배 높은 성능을 목표로 하며, 약 200개의 논리 큐비트를 활용할 예정이다. 이를 통해 1억 건의 양자 연산을 동시에 수행할 수 있는 능력을 갖출 것으로 기대된다. 퀀텀 스타링은 뉴욕주 포킵시에 새롭게 건설되는 IBM 양자 데이터센터에 설치될 예정이다.

  • IBM의 회장 아빈드 크리슈나(Arvind Krishna)는 '퀀텀 스타링'을 통해 신약 개발, 상재 발견, 화학 반응 최적화와 같은 복잡한 산업 문제를 해결할 수 있는 가능성을 제시했다. 이는 양자 컴퓨팅이 단순한 이론적 배경을 넘어 실질적인 비즈니스 혁신으로 이어질 것이라는 비전을 포함하고 있다.

  • 3-2. 오류허용 양자컴퓨터 목표 사양

  • 정보 처리 과정에서 발생할 수 있는 오류를 효과적으로 교정할 수 있는 능력은 대규모 양자컴퓨터에 있어 필수적인 요건이다. IBM은 이를 위해 'qLDPC(양자 저밀도 패리티 검사) 코드'라는 혁신적인 오류 수정 방법을 채택하여, 논리 큐비트를 만드는 데 필요한 물리 큐비트 수를 기존보다 약 90% 줄여 고효율을 달성할 계획이다. 이 기술적 접근은 양자 알고리즘의 신뢰성을 높이고, 실제 산업에 적용할 수 있는 가능성을 열어주는 중요한 요소로 작용할 것이다.

  • 또한, 논리 큐비트는 여러 개의 물리 큐비트로 구성되며, 이 조합을 통해 오류를 감지하고 수정하는 역할을 수행한다. 이는 양자 시스템의 운영 안정성을 크게 향상시키며, 더 복잡한 양자 회로의 실행을 가능하게 한다.

  • 3-3. 2029년 공개 일정

  • IBM은 2025년부터 매년 새로운 양자 프로세서를 선보일 예정이다. 이는 2029년까지 '퀀텀 스타링' 프로젝트를 완성하는 과정에서 중요한 이정표가 될 것이다. 우선, 2025년에는 '퀀텀 룬(Quantum Loon)'이 출시되어 긴 거리의 큐비트 연결 기술을 검증할 예정이다. 2026년에는 최초의 모듈형 프로세서인 '퀀텀 쿠카부라(Quantum Kookaburra)'가 공개될 예정이며, 이 시스템은 양자 메모리와 논리 연산을 통합하여 궁극적인 오류 내성 양자 시스템으로의 확장을 도모한다.

  • 이어서 2027년에는 '퀀텀 코카투(Quantum Cockatoo)'가 두 개의 쿠카부라 모듈을 연결하는 기술을 통해 보다 효과적인 대규모 양자 네트워크 시스템으로 발전할 계획이다. 이를 통해 2029년까지 최종적으로 퀀텀 스타링이 가동되어, 기존의 양자컴퓨터가 도달할 수 없는 계산 능력을 실현할 것으로 기대된다.

4. 클라우드 기반 양자컴퓨팅 서비스 및 응용 사례

  • 4-1. QCaaS의 부상

  • 양자컴퓨팅(Quantum Computing)은 데이터 처리의 혁신적인 변화를 가져오는 기술로, 특히 클라우드 기반의 양자컴퓨팅 서비스(QCaaS, Quantum Computing as a Service)의 도입이 주목받고 있습니다. QCaaS는 사용자가 필요할 때 양자컴퓨팅 자원을 임대하여 활용할 수 있는 방식으로, 비싼 하드웨어와 전문 지식 없이도 양자 연산의 이점을 누릴 수 있도록 해줍니다. 이는 기업들이 복잡한 계산 문제를 보다 쉽게 해결할 수 있는 환경을 제공하며, 향후 클라우드 기반 양자컴퓨팅 서비스는 산업 전반에서의 혁신을 가속화할 것으로 예상됩니다.

  • 현재 QCaaS는 주로 노이즈가 많은 중간 규모 양자(NISQ) 기술을 기반으로 하며, 이 기술은 상대적으로 제한된 오류 보정 기능을 가지고 있지만 특정 분야에서는 고전 컴퓨팅보다 더 나은 성능을 보여주고 있습니다. 금융, 물류, 제약 등 복잡한 연산을 필요로 하는 산업에서 QCaaS의 도입은 단순 연구를 넘어 실용화 단계로 나아가고 있습니다.

  • 4-2. IonQ·Kipu의 단백질 접힘 문제 해결

  • IonQ와 Kipu Quantum은 공동으로 양자 하드웨어를 활용하여 단백질 접힘 문제를 해결하는 데 성공했습니다. 이들은 IonQ의 'Forte' 시스템과 Kipu Quantum의 BF-DCQO 알고리즘을 이용하여 12개 아미노산으로 구성된 단백질 접힘의 문제를 해결하였으며, 이는 양자컴퓨팅의 실용적 응용 가능성을 보여줍니다. 이 접근 방식은 단백질 구조 예측과 신약 후보 물질 탐색 등 제약 및 바이오분야에서의 혁신을 기대하게 합니다.

  • 뿐만 아니라, 이 연구의 성공은 복잡한 조합 최적화 문제를 해결할 수 있는 능력을 강조했습니다. 두 기업은 물류와 재료 설계 등의 분야에서도 양자 우위를 달성하는 것을 목표로 하고 있으며, 이러한 연구들은 산업에서의 양자기술의 실질적인 적용을 입증하고 있습니다.

  • 4-3. 서비스형 양자컴퓨팅 전망

  • 향후 양자컴퓨팅의 발전은 서비스형 모델을 통해 급증할 것으로 보입니다. 특히 아마존웹서비스(AWS), 마이크로소프트, 구글 등 글로벌 대기업들은 QCaaS 분야에서 경쟁력을 보이며, 양자연산 자원을 제공하는 다양한 클라우드 서비스를 운영하고 있습니다. 국내에서도 메가존클라우드와 같은 기업들이 양자 클라우드 서비스를 통해 제조, 금융, 신약 개발 등 여러 산업 분야에 양자 컴퓨팅 기술을 활용할 계획을 세우고 있습니다.

  • 이러한 흐름은 양자 기술에 대한 접근성을 높이고, 기술 혁신을 통한 다양한 산업의 경쟁력을 강화할 것으로 기대됩니다. 앞으로의 연구개발 투자와 정부의 지원 방안이 결합된다면, 양자컴퓨팅 서비스 시장은 더욱 폭발적으로 성장할 가능성이 높습니다. 전체 양자기술 시장 규모가 2040년까지 1060억 달러에 이를 것이라는 전망도 이와 같은 논리를 뒷받침하고 있습니다.

5. 양자 오류정정 기술 발전

  • 5-1. Microsoft의 4D 코드 접근법

  • Microsoft는 최근에 발표한 4D 코드를 통해 양자 오류정정 기술의 새로운 패러다임을 제시하였다. 4D 코드는 전통적인 양자 오류정정 기술의 한계를 극복하는 데 기여하며, 오류 발생률을 1, 000배까지 감소시킬 수 있는 가능성을 보여준다. 이 기술은 물리적 큐비트 수를 최소화하면서도 높은 신뢰성을 가진 논리적 큐비트를 생성할 수 있게 설계되었다. 특히, 큐비트의 오류를 감지하기 위해 쿼비트의 양자 상태를 건드리지 않고도 오류를 확인 가능한 방법을 모색하였다. 4D 코드에서는 공간의 기하학적 특징을 살리면서 양자 프로세싱 토폴로지를 4차원 격자 구조로 재구성하여, 이를 통해 양자 메모리의 자기 정정형태를 구현하는 것이 가능해진다. 이러한 4D 코드 접근법은 양자 컴퓨터가 보다 견고하게 오류를 수정할 수 있는 기초를 제공한다.

  • 5-2. 확장성 확보를 위한 연구 동향

  • 양자컴퓨팅에서의 오류정정 기술은 시스템의 확장성을 획기적으로 향상시키는 중요한 요소로 자리잡고 있다. 최근 연구에서는 낮은 오류율을 유지하면서도 대규모 양자 컴퓨팅에 사용할 수 있는 오류정정 방안이 모색되고 있다. 예를 들어, Tokyo 과학 기관의 Kenta Kasai 연구팀은 특정 오류 정정 코드에서 발생하는 오류의 재생성을 활용하여 저 frame 오류율을 달성하는 방법을 제시하였다. 이들은 31만2천 개의 물리적 큐비트를 사용하여 10만4천 개의 논리적 큐비트를 표현하는 방법을 연구하였으며, 이는 실용적인 양자 컴퓨팅을 한 단계 더 앞당길 수 있는 기초 자료가 된다. 이러한 연구들은 오류를 감지하고 수정하는 프로세스를 보다 효율적으로 만드는 데 목적을 두고 있으며, 자원의 소모를 줄이고 계산의 정확성을 높이는 데 기여하고 있다.

  • 5-3. 오류정정 성능 개선

  • 양자 오류정정 기술에서의 성능 개선은 양자 컴퓨터의 현실화에 중요한 기여를 한다. 최근 연구는 오류의 다중 출현을 정확히 탐지하여 생산적이지 않은 오류 확인 과정을 개선하고 있으며, 이는 쿼비트의 계산 정확성을 증가시키기 위한 방법론으로 자리잡고 있다. 연구자들은 물리적 오류가 발생했을 때 이를 논리적 오류로 하나의 오류로 니는 동시 발생의 개념을 도입하여 저 frame 오류율을 유지하면서 보다 신뢰성 높은 계산 결과를 도출하고 있다. 이러한 연구는 양자 컴퓨터가 발생하는 오류에도 불구하고 안정적으로 작동할 수 있도록 해주며, 궁극적으로는 내결함성을 갖춘 양자 컴퓨터로의 발전을 가능하게 하고 있다. 아직까지 다양한 오류 모델과 노이즈 모델을 탐구하면서 이 연구들은 양자 오류정정 기술의 가능성을 더욱 확장시키고 있다.

6. 시장 동향 및 향후 전망

  • 6-1. 산업 시장 성장 전망

  • 양자컴퓨팅 산업은 현재 경제와 안보 분야에서 게임 체인저로서의 역할을 할 것으로 예상되고 있으며, 이에 따라 시장의 성장은 가속화되고 있습니다. 2027년 이후에는 '양자 상업적 이득'이 현실화되는 시점으로 예상되며, 이때 양자컴퓨팅 시장은 고성장기를 맞이할 것으로 보입니다. 현재 전 세계적으로 양자 컴퓨팅 기술이 적용될 수 있는 가능성이 있는 여러 산업 분야가 있으며, 에너지, 금융, 신약 개발 등의 분야에서 그 활용도가 높아질 것으로 전망됩니다. 특히, 자율주행차, 항공우주 및 기후변화 문제 해결을 위한 신소재 개발 등 다양한 분야에서의 양자컴퓨팅 기술이 상용화될 것으로 보이고 있습니다.

  • 6-2. 한국 기업의 전략적 대응

  • 국내 기업들, 특히 LG유플러스 및 SDT는 Quantum Korea 2025 행사 등에 참가하여 국산 양자기술의 경쟁력을 보다 한층 강화하고 있습니다. 이를 통해 Quantum Computing as a Service(QCaaS)와 같은 서비스를 기반으로 한 비즈니스 모델 개발 및 상용화에 발빠르게 나설 것으로 기대되고 있습니다. 한국 기업들은 연구개발에 대한 투자를 확대하고, 글로벌 파트너십을 통해 기술 경쟁력을 높이는 데 주력해야 하며, 특히 IBM과 같은 글로벌 기업의 인프라를 활용하여 국내 주도 시장을 키우는 전략이 필요합니다.

  • 6-3. 글로벌 경쟁 구도

  • 양자컴퓨팅 분야에서의 경쟁은 세계 각국 정부의 정책적 지원과 투자에 크게 의존하고 있습니다. 미국, 중국, 유럽 등 주요 국가들이 양자컴퓨팅 기술의 선두주자로 나서기 위해 투자 및 연구개발을 추진하고 있는 가운데, 한국 또한 이와 같은 대열에 합류해야 합니다. IBM의 'Quantum Starling' 프로젝트와 같은 글로벌 기업의 장기 로드맵을 고려했을 때, 한국의 기업들이 경쟁력을 확보하기 위해서는 기술 고도화, 산학협력, 정부의 정책적 지원 등이 필수적입니다. 다양한 현황과 경쟁력을 분석한 결과, 한국 기업들은 글로벌 시장에서 자리매김하기 위해 충분한 기술적 우위를 확보하려는 노력이 더욱 요구됩니다.

결론

  • 국내외 양자컴퓨팅 환경은 대기업의 전략적 로드맵과 국내 중소기업 및 통신사의 협력 속에서 다각화된 생태계로 발전하고 있다. IBM의 'Quantum Starling' 프로젝트는 오류 허용 시스템을 통해 2029년까지의 기술적 진전을 목표로 하여, 글로벌 시장에서의 주도권을 확보하려는 전략을 강화하고 있다. SDT와 LG유플러스는 'Quantum Korea 2025'를 통해 국산 양자 하드웨어의 실용성과 유용성을 입증하며, 양자 보안 솔루션에 대한 신뢰성을 높여가고 있다. QCaaS의 확대와 IonQ 및 Kipu Quantum의 단백질 접힘 문제 해결 사례는 양자컴퓨팅의 실용적인 응용 가능성을 확인시켜 주며, 이는 향후 양자 기술의 실제 적용을 더욱 가속화할 전망이다. 아울러, 오류정정 기술의 발전은 양자 시스템의 안정성과 확장성을 담보하는 중요한 요소로 주목받고 있다. 향후 5년간 양자컴퓨팅 시장은 급격히 성장할 것으로 예상되며, 이에 따라 한국 기업들은 기술 혁신, 글로벌 파트너십 확대, 정책적 지원을 통하여 경쟁력을 더욱 강화해야 할 필요가 있다. 정부와 산업계는 협력 체계를 구축하여 오류정정 기술 및 응용 플랫폼, 양자 생태계를 조성하는 데 초점을 두어야 하며, 이 같은 노력이 지속될 경우 양자컴퓨팅이 가져올 혁신과 변화를 실현할 수 있는 토대가 마련될 것이다.

용어집

  • 양자컴퓨팅: 양자물리학의 원리를 이용한 계산 방법으로, 기존의 고전 컴퓨터와 비교해 복잡한 문제를 더 빠르고 효율적으로 해결할 수 있는 가능성을 가지고 있습니다. 양자비트(큐비트)를 사용하여 정보를 처리하며, 여러 상태를 동시에 유지할 수 있는 특성을 바탕으로 한 혁신적인 기술입니다.
  • IBM 퀀텀 스타링: IBM이 2029년까지 개발할 계획인 오류 내성 양자컴퓨터로, 약 200개의 논리 큐비트를 이용하여 1억 건의 양자 연산을 동시에 수행할 수 있는 능력을 목표로 하고 있습니다. 이 시스템은 신약 개발과 복잡한 문제 해결에 기여할 것으로 기대됩니다.
  • 오류허용: 양자컴퓨터가 오류를 발생시키거나 처리 과정에서의 오류를 인식하고 수정할 수 있는 능력을 의미합니다. 이는 대규모 양자컴퓨터의 안정성과 신뢰성을 확보하기 위해 필수적인 기술로, IBM의 퀀텀 스타링과 같은 시스템에서 중요한 역할을 합니다.
  • Quantum Korea 2025: 2025년 6월 24일부터 26일에 개최되는 행사로, 국내 양자컴퓨팅 기술의 발전 상황을 전시하고, 기업들이 국산 기술의 경쟁력을 강화하는 기회를 제공하기 위해 마련된 국제 포럼입니다.
  • 크라이오랙: 국산 극저온 냉각기로, 양자컴퓨터의 핵심 부품인 초전도 양자프로세서(QPU)를 극저온에서 안정적으로 유지하기 위해 설계된 장비입니다. SDT가 'Quantum Korea 2025'에서 공개할 예정입니다.
  • 양자보안: 양자컴퓨팅 원리를 적용하여 데이터의 안전성을 보장하는 기술로, 양자내성암호(PQC) 등을 통해 해킹에 강한 보안 시스템을 개발하는 데 중요한 역할을 합니다. LG유플러스가 이 기술의 시연을 진행할 예정입니다.
  • PQC (양자내성암호): 양자의 원리를 기반으로 하여 기존의 해킹 기술로부터 안전한 암호화 방법을 제공하는 시스템입니다. 이는 데이터를 안전하게 보호할 수 있는 신뢰할 수 있는 보안 체계를 구축하는 데 중점을 두고 있습니다.
  • QCaaS (Quantum Computing as a Service): 사용자가 필요할 때 양자컴퓨팅 자원을 임대하여 활용할 수 있는 서비스 모델입니다. 비싼 하드웨어 없이도 양자 계산의 이점을 누릴 수 있도록 하여, 다양한 산업에서 혁신을 가속화할 수 있는 잠재력을 지니고 있습니다.
  • 오류정정: 양자컴퓨터에서 발생할 수 있는 오류를 감지하고 수정하는 기술로, 시스템의 신뢰성을 높이는 데 필수적입니다. 이 기술은 특히 양자 알고리즘의 안정성을 보장하며, 다양한 산업 응용 가능성을 제공합니다.
  • IonQ: 양자컴퓨팅 기술을 개발하는 기업으로, 양자 하드웨어를 활용하여 단백질 접힘 문제를 해결하는 사례로 주목을 받고 있습니다. 이는 제약 및 바이오 분야에서의 혁신 가능성을 시사합니다.
  • Kipu Quantum: 양자 컴퓨팅 기술을 적용하여 복잡한 문제 해결에 기여하는 기업으로, IonQ와 함께 단백질 접힘 문제를 해결한 사례가 있습니다. 이와 같은 연구는 산업에서 양자 기술의 실제 적용 가능성을 강조합니다.
  • Microsoft 4D 코드: Microsoft에서 개발한 양자 오류정정 기술로, 기존의 오류정정 방법의 한계를 극복할 수 있는 가능성을 제공합니다. 이 기술은 오류 발생률을 1, 000배까지 감소시키고, 보다 신뢰성 있는 양자 프로세싱 환경을 마련해 줍니다.
  • 시장전망: 양자컴퓨팅 산업이 2027년 이후 상업적 이득이 현실화될 것으로 예상되며, 다양한 산업 분야에서 고성장기를 맞이할 것이라는 예측입니다. 이 전망은 금융, 에너지, 신약 개발 등 여러 영역에서의 활용 가능성을 반영합니다.

출처 문서