미래 선도 기술의 핵심 양자컴퓨터 나라별 기술개발과 진행현황

최근 인공지능 발전으로 인한 나라별 경쟁이 가속화되고 있습니다. 그와 더불어 양자컴퓨터 또한 국가 간 기술 경쟁의 핵심 분야로 떠오르고 있습니다. 이러한 이유로 각국은 자국의 기술력과 산업 경쟁력을 높이기 위해 막대한 투자와 연구 개발을 진행 중입니다.

 

IBM 양자컴퓨터

나라별 개발 현황

미국

미국은 양자컴퓨터 기술의 선두주자로, IBM, 구글, 마이크로소프트 등 빅테크 기업들이 중심이 되어 혁신을 이끌고 있습니다.

• IBM: IBM은 세계 최초의 상업용 양자컴퓨터인 IBM 퀀텀 시스템 원을 개발했으며, 2021년 독일 프라운호퍼 연구소와 협력하여 유럽 최초의 IBM 퀀텀 시스템 원을 설치했습니다. IBM은 127 큐비트 컴퓨터에 이어 2023년에는 433 큐비트 양자 프로세서 ‘오스프리(Osprey)’를 공개하며 기술 리더십을 확고히 하였습니다
• 구글: 구글은 2019년 53큐비트 양자컴퓨터 '시커모어(Sycamore)'를 통해 양자 우위를 입증하며 주목받았습니다. 시커모어는 기존 슈퍼컴퓨터가 1만 년 걸릴 계산을 200초 만에 완료했습니다. 구글은 현재 1000 큐비트 이상급 양자 프로세서 개발을 목표로 하고 있습니다.
• 마이크로소프트: 마이크로소프트는 '애저 퀀텀(Azure Quantum) 플랫폼'을 통해 양자컴퓨팅 클라우드 서비스를 제공하며 기업과 연구소에 양자컴퓨터 접근성을 확대하고 있습니다.

미국은 연방 정부 차원에서도 2018년 ‘국가 양자 이니셔티브법(National Quantum Initiative Act)’을 통과시켜 10년 동안 12억 달러 이상을 투자하고 있습니다.

 

중국

중국은 양자통신과 양자컴퓨터 기술에서 빠르게 성장하며 미국을 추격하고 있습니다.

 

• 양자통신의 강점: 중국은 2016년 세계 최초의 양자통신 위성 '미자(Micius)'를 발사하며 주목받았습니다. 이는 양자 암호화를 활용한 데이터 전송 기술로, 해킹이 불가능한 통신망을 구축하는 데 기여했습니다.
• 양자컴퓨터 사례: 2020년 중국과학기술대학(USTC)은 66큐비트 양자컴퓨터 '쭈충(Zuchongzhi)'를 발표하며 양자 우위를 선언했습니다. 이 시스템은 특정 계산에서 기존 슈퍼컴퓨터보다 1억 배 빠른 성능을 보여줬습니다.

중국 정부는 ‘양자 정보 과학 기술 개발 5개년 계획’을 통해 1000 큐비트 이상급 양자컴퓨터를 목표로 막대한 자금을 투입하고 있습니다.

 

독일

독일은 유럽에서 양자컴퓨터 기술의 중심지로 자리 잡고 있으며, IBM과의 협력을 통해 기술력을 더욱 강화하고 있습니다.

 

• IBM 퀀텀 시스템 원 도입: 2021년 독일 프라운호퍼 연구소는 IBM과 협력해 유럽 최초의 'IBM 퀀텀 시스템 원'을 도입했습니다. 이를 통해 독일은 유럽 내 양자컴퓨터 기술의 허브 역할을 수행하며 산업계와 학계의 협력을 강화하고 있습니다.
• Siemens와 협력: 독일의 대기업 지멘스(Siemens)는 양자컴퓨터를 활용한 제조 공정 최적화와 스마트 팩토리 구현에 집중하고 있습니다. 이를 통해 독일 제조업 경쟁력을 강화하고 글로벌 시장에 어필하고 있습니다.

독일 정부는 2021년 양자컴퓨터 연구에 20억 유로(약 2조 7천억 원)를 투자하며 유럽연합(EU)과의 협력을 통해 기술 주권을 확보하려는 전략을 펼치고 있습니다.

 

일본

일본의 양자컴퓨터 개발은 정부 주도의 연구 지원과 민간 기업, 학계의 협력으로 빠르게 진행 중입니다.

• 리켄(RIKEN)과 후지쯔 공동개발 : 두 연구기관은 자국 최초의 양자컴퓨터를 개발했습니다. 이 시스템은 클라우드 서비스로도 제공되어 연구 및 산업에서 쉽게 활용될 수 있도록 설계되었습니다. 리켄은 100만 양자비트와 오류 보정 기술을 목표로 장기적인 연구를 진행 중이며, 이를 통해 2040년 이후 실용적인 양자컴퓨터 구현을 계획하고 있습니다.
• 슈퍼컴퓨터 후가쿠 기술력 통합 : 양자컴퓨터 개발에 슈퍼컴퓨터 후가쿠 기술력을 통합하여 글로벌 경쟁력을 강화하고 있습니다. 이 외에도 NTT, 오사카대학, 국립첨단산업과학기술원이 개발에 참여하며 기술 생태계를 구축하고 있습니다​ 

이러한 노력은 일본이 양자 기술 분야에서 미국, 중국 등과 경쟁하며 첨단 산업의 선두주자로 자리 잡는 데 기여하고 있습니다.

 

영국

영국은 옥스포드셔 하웰 캠퍼스에 국가 양자 컴퓨팅 센터(NQCC)를 설립하며 양자 기술 연구와 개발의 허브를 구축했습니다.

• NQCC : 약 4,000㎡ 규모로 다양한 플랫폼의 양자컴퓨터 12대를 운영할 계획이며, 에너지 효율화, 신약 개발, AI 촉진, 기후 예측 등 다양한 분야에서 연구를 지원합니다. 이 센터는 공공 및 민간 협업을 통해 기술 혁신을 장려하며, 박사 과정 및 현직자 교육 프로그램을 운영해 인재 양성에도 집중하고 있습니다​

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영국은 IBM, Rigetti와 같은 기업들과 협력하며 상용 양자컴퓨터 개발을 추진하고 있으며, 특히 금융과 물류 분야에서 최적화 기술을 도입해 양자컴퓨팅의 상용화 가능성을 높이고 있습니다.

 

캐나다

 

캐나다는 정부와 민간의 긴밀한 협력을 통해 양자컴퓨팅을 개발하고 있으며, 특히 D-Wave Systems와 같은 기업이 대표적입니다.

• D-Wave : 세계 최초로 상용 양자컴퓨터를 개발한 기업으로, 양자 애닐링 기술을 기반으로 기계 학습, 물류 최적화, 생물학적 시뮬레이션 등 다양한 분야에 응용하고 있습니다. 또한 IBM, Xanadu와 같은 기업들이 캐나다에서 활발히 활동하며, 광자 기반 양자컴퓨팅 기술을 포함한 혁신적 설루션을 개발 중입니다.

캐나다 정부는 Innovative Solutions Canada 프로그램을 통해 스타트업과 중소기업이 양자 기술에 투자할 수 있도록 지원하고 있으며, 최근 양자 인터넷과 보안 기술 개발에도 중점을 두고 있습니다​

 

한국

한국은 양자컴퓨터 기술 개발에서 다소 늦은 출발을 했지만, 최근 IBM과의 협력을 통해 글로벌 경쟁에 본격적으로 합류했습니다.

• IBM 퀀텀 시스템 원 도입: 2024년 한국은 연세대 송도 국제캠퍼스에 IBM 퀀텀 시스템 원을 도입했습니다. 이는 아시아 최초의 IBM 상업용 양자컴퓨터로, 국내 연구소와 기업들이 양자컴퓨팅 연구를 강화할 수 있는 기반이 마련되었습니다.
• 활용 사례: 삼성전자와 LG화학은 IBM 퀀텀 컴퓨팅 플랫폼을 활용하여 신소재 개발과 전자소자 설계에 나섰습니다.
• ETRI와 KAIST의 역할: 한국전자통신연구원(ETRI)과 KAIST는 2030년까지 100큐비트 이상의 국산 양자컴퓨터를 개발하겠다는 목표를 설정했습니다.

한국 정부는 2022년부터 ‘양자과학기술 기본계획’을 수립하고 1조 원 이상을 투자하여 양자 센서, 양자암호통신 등 다양한 분야에서 기술 개발을 추진 중입니다.

 

결론

각국은 양자컴퓨터 기술을 통해 IT, AI, 과학, 산업, 국방 등 다양한 분야에서 우위를 점하려 많은 노력을 기울이고 있습니다. 이러한 움직임은 다가올 미래 산업에서 양자컴퓨터가 차지하는 비중이 절대적이라 생각하기 때문입니다. 현재 미국이 압도적인 기술력을 바탕으로 선도하고 있지만, 중국의 빠른 추격과 유럽 및 일본, 한국의 참여로 글로벌 경쟁이 더욱 치열해지고 있습니다. 앞으로 이 경쟁은 지속될 것이며 세계 경제와 첨단 기술 혁신에 미칠 영향은 매우 클 것으로 기대됩니다.

 

 

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