윤석열 대통령, 대한민국의 퀀텀 경제 강화를 위한 전략 발표
윤석열 대통령은 27일, 퀀텀 경제의 도래와 전 세계 양자과학 기술의 활용에 주목하며 대한민국의 역량 강화를 목표로 ‘대한민국 양자과학기술 전략’을 발표했습니다.
퀀텀 플랫폼을 통한 부가 가치 창출과 글로벌 네트워크 구축, R&D 투자, 인력 양성의 중요성을 강조하였으며, 퀀텀 기술의 발전과 도덕적인 적용을 강조하며 사회 발전과 혁신을 위한 퀀텀 기술의 활용을 강조했습니다.
슈퍼컴퓨터보다 1000만배 빠른 양자컴퓨터
양자컴퓨터는 양자역학 이론을 사용해 동작합니다. 우리가 흔히 아는 0과 1이 아니라, 양자 비트라는 특별한 상태를 이용해 정보를 처리합니다. 양자역학의 특징을 활용해서 여러 가지 상태를 동시에 가질 수 있고 이런 상태들을 섞어서 병렬적으로 계산하고 정보를 처리할 수 있습니다.
그래서 어려운 문제들을 빠르고 효율적으로 해결할 수 있습니다. 양자컴퓨터는 특히 암호 해독이나 최적화, 화학 반응을 모사하는 등의 어려운 문제를 푸는 데에 큰 가능성을 가지고 있습니다.
양자컴퓨터는 원자를 사용해 정보를 저장하는 컴퓨터로, 일반적인 반도체 컴퓨터와는 다릅니다. 이론적으로 양자컴퓨터는 슈퍼컴퓨터보다 1000만 배 이상 빠른 연산 속도를 가질 수 있다고 알려져 있습니다.
그러나 현재 국내 기술은 10~20 큐비트 수준이며, 양자컴퓨터의 성능을 더 향상시키기 위해서는 최소한 50 큐비트 이상이 필요합니다. 미국의 IBM은 433 큐비트, 구글은 53 큐비트의 양자컴퓨터를 개발하였고, 중국의 중국과학기술대학교는 66 큐비트급 양자컴퓨터를 선보였으며, 이들은 양자컴퓨터 분야에서 선두를 달리고 있습니다.
앤트맨과 같은 상상력을 현실로! 대한민국의 양자 기술 대전략
영화 ‘앤트맨’에서는 상상력을 통해 사람의 크기를 조절하는데, 이는 양자 개념으로 설명됩니다. 양자 기술을 활용하면 대량 정보 분석과 보안 통신이 가능해지며, 양자 기술 시장은 큰 성장이 전망되고 있습니다.
대한민국은 양자 과학기술에 대한 전략을 수립하고, 양자 컴퓨터, 통신, 센서 기술을 발전시킬 계획입니다. 2027년까지는 50큐비트 수준의 양자 컴퓨터를 구축하고, 2031년까지는 1000큐비트 수준의 양자 컴퓨터를 개발할 예정입니다.
138조 ‘꿈의 양자기술’ 개발 추격
우리나라의 최우선 과제는 양자과학기술 분야의 학과를 신설하고 확장하여 양자핵심인력을 2035년까지 2500명으로 늘리는 것입니다. 양자대학원과 양자 교육·연구 거점센터를 육성하여 양자핵심인력과 양자엔지니어로 이루어진 조화로운 인력 생태계를 구축할 계획이며, 해외 파견 인력을 확보하여 글로벌 인재의 선순환 체계를 구축합니다.
양자연구개발을 추진하고 양자컴퓨팅 등 다양한 기술 방식을 지원하되, 선택과 집중을 강화할 것입니다. 2030년대 초에는 1000큐비트급 초전도 기반의 범용 양자컴퓨터를 개발하고, 고전-양자 컴퓨터 연계 방식과 양자 알고리즘, 소프트웨어 개발에도 주력하여 효율적인 컴퓨팅 자원을 구축할 것입니다.
IBM, 인텔, MS도 뛰어드는 양자 컴퓨터
반도체 업계의 주요 주제는 공정 미세화입니다. 반도체는 웨이퍼에 작은 선폭으로 회로를 그려넣어 만들어지며, 미세한 공정은 생산 효율과 성능을 향상시킵니다. 삼성전자와 TSMC 등은 2025년부터 2나노미터 공정의 양산을 목표로 하고 있으며, 양자 터널링 효과로 인한 한계가 존재합니다.
반도체의 선폭이 너무 얇아지면 누설과 소비 전력 증가 문제가 발생하며, 현재 기술로는 양자 터널링을 제어할 수 없어 공정의 한계가 예상됩니다. 이에 대한 대안으로 ‘양자 컴퓨터’가 등장하고 있습니다.
기술 패권이 걸린 양자 컴퓨터
양자 컴퓨터는 기계 학습을 포함한 다양한 분야에서 활용될 수 있습니다. 기존의 물리적 한계를 초월한 결과를 얻을 수 있는 화학 및 분자 연구, 최적의 결과 도출을 위한 금융 및 산업 분야, 시뮬레이션이 필요한 제약 및 화학 분야에서의 활용이 대표적입니다. 그러나 양자 컴퓨터는 기술 경쟁이 치열하며, 암호화 해제나 사이버 공격 등 무기화에도 사용될 수 있기 때문에 기술 경쟁이 진행 중입니다.
미국과 중국은 양자 컴퓨터 기술 개발을 위해 국가적인 노력을 기울이고 있습니다. 미국은 국가 양자 이니셔티브를 설립하고 투자 제한 및 국제 표준화에 대한 전략을 수립하고 있습니다. 중국은 양자 컴퓨터 관련 연구 및 특허 출원을 통해 기술 확보에 주력하고 있으며, 양자 연구개발 계획을 추진하고 있습니다.
양자 컴퓨터 기술의 발전에 따라 기술 경쟁은 더욱 치열해지고 있으며, 미국을 비롯한 여러 국가들은 중국의 양자 컴퓨터 기술에 대한 투자 제한을 검토하고 있습니다. 이에 따라 양자 컴퓨터, 인공지능, 반도체 등의 수출이 제한될 가능성이 있습니다. 양자 컴퓨터 기술의 발전은 기술 경쟁의 격화를 야기할 것으로 예상됩니다.
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