SDT가 ‘퀀텀코리아 2025’에서 국내 최초로 자체 제조한 극저온 냉각기 ‘라이오랙(CryoRack)’을 공개했다. /사진:SDT

IBM은 일본 이화학연구소(RIKEN)에 미국 외 지역 최초로 최신 양자컴퓨터 ‘IBM 퀀텀 시스템 투’를 설치하고 본격적인 가동을 시작했다고 24일 밝혔다. 일본에 설치된 IBM 퀀텀 시스템 투의 심장은 156큐비트 ‘헤론(Heron)’ 양자 프로세서다. 사진은 양재aT센터에서 열린 ‘퀀텀코리아 2025’ 내 IBM 부스에 설치된 IBM 퀀텀 시스템 실물 모형. 심화영기자

오스카 패인터 캘리포니아 공과대학교 응용물리학과 교수이자 아마존웹서비스(AWS) 퀀텀 총괄이 4일 서울 양재동 aT센터에서 열린 ‘퀀텀 코리아 2025’ 기조연설을 하고 있다. 심화영기자

[대한경제=심화영 기자] 양자컴퓨터 실용화의 마지막 관문인 ‘오류 정정’ 기술 개발이 본격화되고 있다. 전문가들은 이 난제만 해결되면 5~10년 내 양자컴퓨터가 혁신을 이끌 것으로 전망했다.

오스카 페인터 아마존웹서비스(AWS) 퀀텀 총괄(캘리포니아 공대 교수)은 24일 ‘퀀텀 코리아 2025’ 기조연설에서 “양자컴퓨터의 가장 큰 도전은 오류”라며 “양자오류 수정의 시대가 본격적으로 열리고 있다”고 강조했다.

▲오류율 10억분의 1까지 낮춰야 상용화

페인터 교수는 “양자컴퓨터가 실용화되지 못한 이유는 단 하나, 노이즈 때문”이라며 “양자 상태는 극도로 민감해 외부 환경의 노이즈에 취약하다”고 설명했다.

양자정보 단위인 큐비트는 비트플립, 페이스플립 등 다양한 오류에 노출된다. 특히 페이스플립은 정보가 0과 1 사이의 중첩 상태에 있을 때 발생하는 양자 고유의 오류다.

양자컴퓨터의 오류율은 10년 전 10%에서 현재 1% 수준까지 낮아졌다. 하지만 수천, 수만 큐비트가 필요한 실질적 응용을 위해서는 오류율을 10억분의 1까지 줄여야 한다. AWS는 최근 자체 양자칩 ‘오셀롯’을 개발하고 로지컬 큐비트 메모리 구조를 갖춘 시제품을 선보였다.

페인터 교수는 “진자가 왼쪽과 오른쪽으로 동시에 움직일 수 있는 것이 양자의 본질이지만, 바람이라는 외부 노이즈가 심하면 이 운동은 지속되기 어렵다”며 물리적 비유로 양자 오류를 설명했다.

그는 ‘비국소적 커플링’을 새로운 기술적 대안으로 제시했다. 이는 큐비트 간 손실 없는 연결을 구현하는 하드웨어 기술로, 기존 반도체 회로의 배선과 다른 방식이다.

양자컴퓨터 상용화를 위해서는 큐비트 수를 수백만 개로 늘려야 하지만, 큐비트가 많아질수록 시스템 오류 가능성도 커진다. 페인터 교수는 “오류를 줄이기 위해 더 많은 물리적 큐비트와 복잡한 보정 로직이 필요하지만, 이 과정에서 오버헤드가 기하급수적으로 늘어난다”며 “오버헤드를 줄이면서도 오류를 효과적으로 보정하는 것이 최대 과제”라고 했다.

▲LGU+ㆍKT, 양자보안 상용화 경쟁 치열

국내 통신사들은 양자보안 분야에서 차별화된 기술 전략으로 미래 보안 시장 주도권 경쟁에 나섰다.

LG유플러스는 올해 초 상용화한 클라우드 기반 계정관리 솔루션 ‘알파키’와 통합 보안 플랫폼 ‘U+SASE’를 중심으로 양자내성암호(PQC) 기반 보안 시나리오를 시연했다. 전시관은 사무실과 원격근무지를 상징하는 양면 공간으로 구성해 언제 어디서나 안전한 업무환경 구축이 가능함을 보여줬다.

동형암호, 영지식증명 등 차세대 암호기술을 포함한 보안 기술 로드맵도 함께 소개됐다. LG유플러스는 향후 산업별 맞춤형 보안 서비스와 개발ㆍ보안ㆍ운영(DevSecOps) 기반 보안 고도화 전략을 지속 추진할 계획이다.

KT는 하이브리드 양자암호통신 기술력을 전면에 내세웠다. 양자키분배(QKD)와 PQC를 결합해 네트워크 전 구간에 양자 보안을 적용하는 고신뢰 기술로, 해킹 상황에서도 안정적으로 운영되는 통신망을 시연했다.

KT는 자체 기술을 국내 14개 기업에 이전하며 양자암호통신 생태계를 확장했고, 현재까지 15건의 핵심 특허를 확보했다. 공군 5G 양자암호망, 서울-부산 이기종 연동 실증, 신한은행 하이브리드 보안망, 국립암센터 AI 의료데이터 양자암호화 등 다수의 산업 적용 사례도 소개했다.

명제훈 KT 상무는 “양자암호통신 기술이 이미 다양한 산업군에 실증적으로 적용되고 있다”며 “생태계 활성화를 위한 협업을 지속하겠다”고 밝혔다.

서울 양재동 aT센터에서 열린 ‘퀀텀 코리아 2025’ 전시장 부스. 심화영기자

심화영 기자 dorothy@

〈ⓒ 대한경제신문(www.dnews.co.kr), 무단전재 및 수집, 재배포금지〉