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IBM 양자컴퓨터: 상용화 현황과 2029년 오류 내성 로드맵

일반 리포트 2025년 06월 26일
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목차

  1. 하이브리드 양자컴퓨터 상용 서비스 개시
  2. 글로벌 연구 거점 확장: IBM Quantum System Two 가동
  3. 2029년 오류 내성 양자컴퓨터 개발 로드맵
  4. 양자컴퓨팅 경쟁 구도 및 동향
  5. 결론

1. 요약

  • 2025년 6월 기준으로 IBM의 양자컴퓨터 기술은 크게 세 가지 분야에서 혁신적인 진전을 이뤘다. 첫째, 6월 24일에 개최된 '퀀텀 코리아 2025' 행사에서 발표된 GPU 연동 하이브리드 양자컴퓨터 상용 서비스의 출시는 기존의 고성능 컴퓨터(HPC) 시스템과 양자컴퓨터를 병렬 활용하여 복잡한 연산을 더 빠르고 효율적으로 처리할 수 있는 가능성을 제시한다. GPU의 강점인 대량의 데이터 처리 능력과 양자컴퓨터의 계산력을 결합함으로써, 데이터 분석 및 연산 문제 해결에서 전례 없는 성과를 낼 것으로 기대되고 있다.

  • 둘째, IBM은 일본의 이화학연구소(RIKEN)와의 협력을 통해 'IBM 퀀텀 시스템 투'를 설치하고 가동함으로써, 글로벌 연구 거점을 확장하고 있다. RIKEN의 후가쿠 슈퍼컴퓨터와의 통합은 양자 계산 환경을 더욱 정교하게 만들어 양자 컴퓨팅의 잠재력을 극대화하는 방향으로 나아가고 있다. 이러한 인프라의 구축은 양자 우위를 달성하기 위한 다양한 연구 프로젝트에 기여하며, 일본 내 양자 연구 생태계의 활성화를 도모하고 있다.

  • 셋째, IBM은 'Quantum Starling'이라는 오류 내성 양자 시스템의 개발 로드맵을 설정하고 2029년까지 200개의 논리 큐비트를 통해 1억 개의 양자 연산을 지원할 계획이다. 이러한 시스템은 현재의 양자 컴퓨터보다 20,000배 향상된 수치를 목표로 삼고 있으며, 다양한 산업에서의 복잡한 문제 해결에 기여할 것으로 보인다. 더 나아가, 구글, 엔비디아, IonQ와 같은 주요 경쟁자들의 연구 개발도 양자 생태계 내 경쟁을 부추기며, AI 기반 오류 정정 기술의 발전이 양자 컴퓨터의 실용화를 한층 더 가속화할 것이다.

2. 하이브리드 양자컴퓨터 상용 서비스 개시

  • 2-1. Quantum Korea 2025 행사 개요

  • 2025년 6월 24일, 서울 aT센터에서 열린 '퀀텀 코리아 2025'에서 IBM은 자사의 하이브리드 양자컴퓨터 상용 서비스를 공식적으로 발표하였다. 이 행사에서 한국IBM의 표창희 상무는 GPU(그래픽 처리 장치)와 연동된 새로운 양자 컴퓨팅 모델의 특징과 이를 통해 양자컴퓨터가 제공할 수 있는 성능 향상에 대해 설명하였다. 궁극적으로, 이 기술은 복잡한 데이터 분석 및 연산 문제에 대한 해결책을 제공할 것으로 기대되고 있다.

  • 2-2. GPU 연동 하이브리드 구조

  • IBM의 하이브리드 양자컴퓨터는 GPU와의 연동을 기반으로 하는 구조로 설계되었다. GPU는 대량의 데이터를 빠르게 처리할 수 있는 강점을 지니고 있으며, 특히 학습과 추론 과정에서 우수한 성과를 보인다. 따라서 IBM은 양자 컴퓨터를 통해 복잡한 연산을 처리하고, 그 결과를 GPU에 넘겨 학습 및 추론을 진행하는 방식을 채택하였다. 이러한 하이브리드 구조는 전통적인 고성능 컴퓨팅(HPC) 환경에서 사용할 수 있으며, 다양한 적용 분야에서 시너지를 창출할 가능성이 크다.

  • 2-3. 서비스 제공 방식 및 응용 분야 전망

  • IBM의 하이브리드 양자컴퓨터는 산업 전반에 걸쳐 다양한 응용 분야에서 활용될 수 있을 것으로 전망된다. 특히 의학, 금융, 과학 연구 등에서 복잡한 문제를 신속하게 해결할 수 있는 긴급한 필요성이 대두되고 있다. IBM의 하이브리드 시스템은 방대한 데이터를 병렬로 처리함으로써 시간과 비용의 효율성을 높이고, 복잡한 계산 문제를 최소화하는 데 기여할 것으로 기대된다. 또한, IBM은 향후 하이브리드 양자컴퓨터 생태계의 발전을 위해 엔비디아와의 협력을 강화할 계획이며, 이러한 경쟁이 양자 컴퓨팅 기술의 혁신을 가속화할 것으로 보인다.

3. 글로벌 연구 거점 확장: IBM Quantum System Two 가동

  • 3-1. RIKEN 협력 배경

  • IBM은 일본의 국립 연구기관인 이화학연구소(RIKEN)와의 전략적 협력을 통해 미국 외 지역 최초로 IBM 퀀텀 시스템 투(IBM Quantum System Two)를 설치하고 가동하였다. 이 시스템은 RIKEN이 제공하는 최신 슈퍼컴퓨터 후가쿠(Fugaku)와 통합되어 사용되며, 두 시스템의 결합은 양자 컴퓨팅의 잠재력을 극대화하기 위한 방향으로 설계되었다.

  • RIKEN은 일본에서 가장 권위 있는 연구기관 중 하나로, 고성과학 연구 및 실험을 통해 혁신적인 기술 개발에 주력하고 있다. IBM과의 협력은 연구자들에게 양자 컴퓨터의 우수성을 실험해볼 수 있는 플랫폼을 제공하며, 양자 우위를 달성하기 위한 여러 연구 프로젝트를 지원하고 있다.

  • 3-2. 후가쿠 슈퍼컴과 통합 활용

  • IBM 퀀텀 시스템 투는 후가쿠 슈퍼컴퓨터와의 통합을 통해 높은 연산 성능과 정확도를 갖춘 양자 계산 환경을 제공한다. 두 시스템은 고속 네트워크에 의해 긴밀하게 연결되어 있으며, 이로 인해 양자 컴퓨팅 기술과 고전적인 슈퍼컴퓨팅 기술이 서로의 장점을 활용할 수 있는 활용 방안이 마련되었다.

  • 특히, 후가쿠는 현재 세계에서 가장 강력한 슈퍼컴퓨터 중 하나로, 대규모 데이터 처리를 통해 복잡한 과학 문제들을 해결할 수 있다. IBM 퀀텀 시스템 투는 이러한 후가쿠와 혼합되어, 양자 중심의 슈퍼컴퓨팅 환경을 구축하며, 서로 다른 알고리즘을 병렬화하여 더 나은 계산 성과를 달성할 수 있도록 돕고 있다.

  • 3-3. NEDO 프로젝트 역할 및 의의

  • 이 프로젝트는 일본 경제산업성(METI) 산하의 신에너지·산업기술종합개발기구(NEDO)가 지원하는 '양자 및 슈퍼컴퓨터 통합 활용 기술 개발'의 일환으로 추진되고 있다. NEDO는 일본 정부의 기술 혁신 및 산업 발전을 유도하는 주요 기관으로, 이 프로젝트를 통해 양자 컴퓨팅과 슈퍼컴퓨터의 융합 연구가 더욱 활성화될 것으로 예상된다.

  • NEDO의 역할은 양자 기술의 상용화와 이를 통한 산업 활용 가능성을 높이는 방향으로, IBM과 RIKEN은 이 기구의 지원 아래 기존의 슈퍼컴퓨터와의 협업을 통해 양자 우위를 제공하는 알고리즘 개발 및 실험을 수행하고 있다. 이러한 연구 결과는 전통적인 컴퓨팅의 한계를 뛰어넘는 새로운 해결책들을 모색함으로써, 다양한 산업 분야에서의 응용 가능성을 열어줄 것으로 기대된다.

4. 2029년 오류 내성 양자컴퓨터 개발 로드맵

  • 4-1. Quantum Starling 성능 목표

  • IBM은 2029년까지 대규모 오류 내성 양자컴퓨터 ‘Quantum Starling’을 발하겠다는 계획을 세웠다. 이 시스템은 200개의 논리 큐비트를 활용하여 1억 개의 양자 연산을 수행할 수 있을 것으로 예상된다. 이와 같은 성능은 기존의 양자컴퓨터보다 20,000배 향상된 수치로, 이는 현재로서는 상상할 수 없는 수준의 계산 능력이다. 프로젝트의 핵심 목표는 다양한 분야에서 복잡한 문제를 해결할 수 있는 양자 우위를 실현하는 것이다.

  • 4-2. Starling 로드맵 세부 계획

  • IBM의 오류 내성 양자컴퓨터 개발 전략은 단계적으로 진행된다. 2025년 'IBM 퀀텀 룬'을 시작으로, 2026년 ‘IBM 퀀텀 쿠카부라’, 2027년 ‘IBM 퀀텀 코카투’를 통해 2029년까지 최종 목표인 ‘Quantum Starling’에 도달할 예정이다. 이 과정에서 각 신기술이 마무리될 때마다 이용 가능성이 단계적으로 증가하며 산업 전반의 변화를 이끌어낼 것으로 기대된다.

  • 4-3. 양자 데이터센터 구축 현황

  • IBM은 Quantum Starling 시스템을 위한 새로운 양자 데이터센터를 뉴욕 포킵시에 설계하고 있다. 이 데이터센터는 비약적으로 증가하는 양자 연산의 필요성을 충족시키기 위해 설계되었으며, 실제로 데이터 처리와 저장 체계의 혁신적인 변화가 필요하다. 이는 Quantum Starling의 생산성과 연산 능력의 증대에 기여할 것으로 전망되고 있다.

  • 4-4. 논리 큐비트 및 연산량 전망

  • Quantum Starling에서 사용될 논리 큐비트는 여러 물리적 큐비트를 통합하여 오류를 수정하는 복잡한 구조를 가진다. 이러한 구조는 큐비트 간의 상호작용을 최소화하고 안정성을 극대화하는 데 필수적이다. IBM은 이를 위해 ‘qLDPC 코드(양자 저밀도 패리티 검사 코드)’를 활용하여 기존에 비해 필요한 물리적 큐비트의 수를 90%까지 줄일 수 있는 방법론을 연구하고 있다. 이를 통해 대규모 양자 프로그램의 실행 가능성을 크게 향상시킬 것으로 기대된다.

5. 양자컴퓨팅 경쟁 구도 및 동향

  • 5-1. 구글·엔비디아·IonQ와의 기술 경쟁

  • 양자컴퓨팅 업계는 현재 구글, 엔비디아, IonQ 등 다양한 주요 기업 간의 치열한 경쟁이 벌어지고 있다. 각 기업은 양자 기술의 상용화를 위해 독자적인 연구 개발은 물론, 협력과 파트너십을 통해 생태계를 강화하고 있다. 구글은 지난 2019년 '시커모어' 양자 컴퓨터로 우월성을 입증했으며, 2024년에는 새로운 105큐비트 칩 '윌로'를 출시해 성능을 더욱 끌어올릴 계획이다. 리게티와 디웨이브 같은 스타트업들도 각기 다른 양자 기술을 통해 시장에서의 입지를 다지고 있으며, 특히 IonQ는 이온트랩 방식을 통해 큐비트의 안정성을 높여 상용화에 한 발 더 다가섰다. 이러한 경쟁은 양자 기술의 발전 속도를 가속화하고 있으며, 각 기업의 연구 결과는 전체 산업에 중요한 영향을 미치고 있다.

  • 5-2. AI 활용 오류 정정 연구 동향

  • 양자컴퓨팅의 가장 큰 장애물 중 하나인 오류 정정 문제를 해결하기 위해 인공지능(AI)이 점차적으로 활용되고 있다. 이번 '퀀텀 코리아 2025' 행사에서 IBM과 엔비디아는 AI 기반의 오류 정정 기술의 중요성을 강조하며, 데이터 처리 속도를 획기적으로 높일 가능성을 설명했다. 엔비디아는 AI를 활용하여 양자 오류를 디코딩하는 기술을 발전시키고 있으며, 이 결과로 최대 50배 이상 빠른 오류 발견이 가능해질 것으로 기대하고 있다. 이러한 기술적 진전은 양자 컴퓨터의 실용화를 앞당기는 중요한 요소로 작용하고 있으며, 고도화된 제어 시스템과 통합된 인프라 덕분에 실시간 오류 정정이 가능해질 것으로 보인다.

  • 5-3. 국내 정책·산업 지원 현황

  • 한국에서는 양자 기술의 조기 상용화를 목표로 하는 다양한 정책과 산업 지원이 실시되고 있다. 2025년 양자 기술 예산이 1,980억 원으로 확대되었으며, 2032년까지 1,000큐비트 양자컴퓨터 개발을 목표로 하는 플래그십 프로젝트가 수립되었다. 이외에도 주요 기업들이 IBM과 협력하여 스마트 팩토리 및 보안 등 다양한 분야에 양자 기술을 접목하는 연구를 진행하고 있다. 이러한 정부와 기업의 협력적 접근은 양자 컴퓨팅 산업의 경쟁력을 높이고, 글로벌 시장에서도 한국의 지위를 강화하는데 기여할 것으로 예상된다.

  • 5-4. 시장 확대 및 상용화 전망

  • 양자 컴퓨팅 시장은 2024년 약 8조 9,155억 원에서 2031년 32조 1,202억 원으로 급격히 성장할 것으로 전망되며, 연평균 성장률은 20%를 상회할 것으로 예측된다. 양자 컴퓨터의 최초 상용화가 이루어짐에 따라, 금융, 신약 개발, 소비재 산업 등 다양한 분야에서 실질적인 응용 가능성이 높아지고 있다. 기업들은 양자 알고리즘을 통해 옵션과 배송 스케줄링의 처리 속도를 대폭 개선하려는 노력을 하고 있으며, 이는 양자 기술의 산업적 활용을 더욱 가시화하는 데 기여하고 있다.따라서 양자 컴퓨팅 기술의 빠른 발전과 함께 모든 산업 분야에서의 활용 가능성이 점차 확대될 것으로 기대된다.

결론

  • IBM은 2025년 상반기 동안 하이브리드 시스템의 상용화와 글로벌 연구 거점의 확장을 성공적으로 이끌어내며, 이와 동시에 2029년까지 대규모 오류 내성 양자컴퓨터 개발이라는 중·장기 목표를 명확히 설정했다. 하이브리드 양자 시스템과 슈퍼컴퓨터의 통합 활용은 기존의 고성능 컴퓨팅 생태계와의 시너지를 최대화하며, Quantum Starling 로드맵은 물리적 한계를 넘어서 오류 내성을 실현할 기술적 가능성을 가시화하고 있다.

  • 향후 성공적인 양자 컴퓨팅의 실현을 위해서는 AI 기반 오류 정정 기법이 중요한 역할을 하게 될 것이며, 글로벌 진출에 있어 경쟁사의 기술 발전 속도를 고려한 연구개발 전략이 필수적이다. 특히, 국내외 정책 및 산업 지원체계 역시 양자 컴퓨팅의 상용화에 큰 영향을 미칠 것이다. 이러한 요소들을 바탕으로, IBM은 실질적인 상용화 활용 사례를 확대하고 데이터센터 인프라를 강화하며, 표준화 및 검증 프로세스를 향상시켜 나가야 할 것이다.

용어집

  • IBM: IBM(International Business Machines Corporation)은 글로벌 정보 기술 및 컨설팅 회사로, 양자컴퓨터 및 인공지능 기술 분야에서 선도적인 연구 및 혁신을 진행하고 있다. 2025년 현재, IBM은 하이브리드 양자컴퓨터 상용화와 글로벌 연구 거점 확장을 통해 양자 기술의 실용화 기반을 다지고 있다.
  • 양자컴퓨터: 양자컴퓨터는 양자역학의 원리를 기반으로 정보를 처리하는 컴퓨터로, 기존의 고전적인 컴퓨터보다 빠르고 효율적으로 복잡한 계산을 수행할 수 있다. IBM은 2029년까지 오류 내성 양자컴퓨터를 개발할 계획을 세우고 있다.
  • 하이브리드 양자컴퓨터: 하이브리드 양자컴퓨터는 기존의 고성능 컴퓨터(HPC)와 양자컴퓨터를 병렬로 조합하여 데이터를 처리하는 모델로, GPU(그래픽 처리 장치)와 양자컴퓨터의 장점을 결합하여 복잡한 연산을 가속화한다.
  • 오류내성: 오류내성은 시스템이 오류가 발생하더라도 정상적으로 작동할 수 있는 능력을 의미하며, IBM의 'Quantum Starling' 시스템은 200개의 논리 큐비트를 활용하여 1억 개의 양자 연산을 수행할 수 있도록 설계되고 있다.
  • 퀀텀 스타링(Quantum Starling): 퀀텀 스타링은 IBM이 개발 중인 대규모 오류 내성 양자컴퓨터로, 2029년까지 200개의 논리 큐비트를 활용하여 1억 개의 양자 연산을 수행할 수 있도록 설계되고 있다.
  • Quantum System Two: Quantum System Two는 IBM이 일본 이화학연구소(RIKEN)와 협력하여 설치한 양자컴퓨터로, RIKEN의 후가쿠 슈퍼컴퓨터와 통합되어 양자 계산의 성능을 극대화하는 플랫폼이다.
  • RIKEN: RIKEN은 일본의 국립 연구기관으로, 고성과학 연구 및 혁신적인 기술 개발에 주력하고 있다. IBM과의 협력을 통해 양자 컴퓨터를 테스트하고 연구할 수 있는 플랫폼을 제공하고 있다.
  • NEDO: NEDO(신에너지·산업기술종합개발기구)는 일본 경제산업성(METI) 산하 기관으로, 기술 혁신과 산업 발전을 유도하는 역할을 하며 IBM의 양자 및 슈퍼컴퓨터 통합 프로젝트를 지원하고 있다.
  • AI(인공지능): AI는 기계가 학습하고 문제를 해결할 수 있도록 하는 기술로, 양자컴퓨팅에서 오류 정정 문제 해결을 위한 기술적 진전을 위해 활용되고 있다.
  • HPC(고성능 컴퓨터): HPC는 대량의 데이터를 처리하고 복잡한 계산을 빠르게 수행할 수 있는 컴퓨터 시스템으로, 양자컴퓨터와의 연동을 통해 성능을 극대화할 수 있다.
  • 경쟁 구도: 양자컴퓨팅 분야에서는 IBM, 구글, 엔비디아, IonQ 등 다양한 기업 간 치열한 기술 경쟁이 있으며, 이들은 상용화를 위해 독자적인 연구 및 협업을 진행하고 있다.
  • 양자 오류 정정: 양자 오류 정정은 양자컴퓨터에서 발생할 수 있는 오류를 수정하는 기술로, 안정성과 정확성을 높이기 위해 연구되고 있다.
  • 논리 큐비트: 논리 큐비트는 여러 개의 물리적 큐비트를 사용하여 오류를 정정하고 계산의 안정성을 높이는 구성 요소로, Quantum Starling에서 사용될 예정이다.

출처 문서