양자컴퓨터 상용화 가속화 5년 안에 오류 문제 해결 전망

25 Jun 2025 — 4 min read

양자화학, 암호학, 최적화, 머신러닝 등 다양한 분야에서 양자컴퓨팅의 활용 가능성이 주목받고 있지만, 여전히 '오류'라는 기술적 난관이 그 진전을 가로막고 있다.

오스카 페인터 아마존 웹서비스(AWS) 퀀텀 총괄 겸 캘리포니아공과대학 교수는 지난 24일 서울 양재 aT센터에서 열린

'퀀텀 코리아 2025' 행사에서 기조 연설을 통해 양자컴퓨터의 실용화를 위해서는 오류 정정 기술이 필수적이라고 강조했다.

기존 컴퓨터는 전자의 유무를 0과 1, 즉 1비트(bit)로 표현하는 반면, 양자컴퓨터는 0과 1의 중첩 상태를 표현하는 큐비트(qubit)를 단위로 사용한다.

양자역학의 특성상 물질이 여러 중첩된 상태로 존재할 수 있기 때문에, 이를 통해 기존 대비 비약적으로 향상된 계산 능력을 발휘할 수 있다.

그러나 큐비트는 외부 환경에 극히 민감해 작은 요인에도 정보 손실이 발생하기 쉽다.

페인터 교수는 이를 두 가지 오류 유형으로 설명했다.

하나는 비트가 0에서 1로, 혹은 그 반대로 바뀌는 '비트 플립' 오류이며, 다른 하나는 양자 특유의 상태 변화를 나타내는 '페이즈 플립' 오류다.

AWS는 이러한 문제를 해결하기 위해 양자 오류 정정 기술 개발에 집중하고 있다.

페인터 교수는 "15년 전만 해도 연산 10번 중 한 번꼴로 오류가 발생했으나, 현재는 이를 0.3% 수준으로 줄였다"며

"실용적인 계산을 위해서는 앞으로 오류율을 1조분의 1 수준으로 낮춰야 한다"고 설명했다.

이 개념은 양자 상태를 죽었으면서도 살아있는 고양이에 비유한 '슈뢰딩거의 고양이'에서 착안한 것이다.

캣 큐비트를 통해 비트 플립 오류를 5000분의 1로 감소시키는 데 성공했으며, 올해 2월에는 이를 기반으로 한 양자칩 '오셀롯'을 공개했다.

페인터 교수는 "현재의 오류 정정 기술 단계는 마치 1960년대 마이크로전자산업 초창기와 비슷한 전환점에 와 있다"고 평가하며,

"소재 개발, 디바이스 설계, 3차원 칩 스태킹 등 제조기술 전반의 혁신이 필요하다"며 빠르면 5~10년 안에 내결함성 양자컴퓨터가 등장할 가능성도 있다고 전망했다.

이어 기조강연에 나선 실리아 머츠바처 미국 양자개발컨소시엄(QED-C) 대표는 글로벌 양자 기술 산업의 현황을 소개하며

"현재 전 세계적으로 약 557억 달러(약 75조 원)의 공공 자금이 양자 기술 분야에 투자되고 있으며, 미국, 중국, 영국, 독일, 한국이 상위를 차지하고 있다"고 밝혔다.

QED-C에 따르면, 전 세계에 약 5989개의 양자 관련 기업이 있으며

이 중 양자 기술만을 전문으로 다루는 순수 플레이(pure play) 기업은 513개에 이른다.

향후 5년간 이들 기업들의 연간 매출 성장률은 평균 27%로 예상되며, 특히 양자컴퓨팅과 양자센싱 분야 기업들의

수익은 각각 2028년에 약 20억 달러(약 2조 7000억 원)와 10억 달러(약 1조 3000억 원)에 이를 것으로 전망된다.

머츠바처 대표는 양자 기술이 산업에 안착하기 위해서는 여전히 많은 과제가 남아 있다고 지적했다.

그는 "기술의 발전뿐 아니라 비용 절감, 전력 효율화, 크기 축소, 표준화, 규제 등 여러 측면에서의 개선이 필요하다"면서

"기술적 신뢰성을 넘어 사용자들에게 분명한 도입 이유를 제공하는 것이 중요하다"고 강조했다.

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