AI 다음은 양자(Quantum) : 아이온큐, 리게티컴퓨팅, IBM, 구글 등

안녕하세요, 오늘은 혁신적인 미래 기술로 언급되는 양자컴퓨터에 대해 설명드리겠습니다. 

1. 양자컴퓨터란 무엇인가?

기존 컴퓨터는 0 또는 1 중 하나의 값만 계산합니다.
하지만 양자컴퓨터(Quantum Computer)는 ‘0과 1이 동시에 존재하는’ 큐비트(Qubit)를 사용합니다.

• 양자중첩(Superposition): 0이면서 1인 상태
• 양자얽힘(Entanglement): 하나의 큐비트가 변하면, 다른 큐비트도 즉시 변화

개념	설명	비유
양자중첩	0과 1이 동시에 존재	회전하는 동전
양자얽힘	하나의 큐비트가 변하면 다른 큐비트도 즉시 변화	연결된 쌍둥이 동전

 

이 두 가지 특성 덕분에,
양자컴퓨터는 모든 경우의 수를 동시에 계산할 수 있습니다.

 

2. 왜 지금 주목받는가?

2019년 구글이 “양자우위(Quantum Supremacy)”를 선언하면서 세계가 깜짝 놀랐습니다.
슈퍼컴퓨터로 1만 년 걸리는 계산을 200초 만에 처리했기 때문이죠.

그 후 IBM, IonQ, Rigetti, Atom Computing 같은 기업들이
양자컴퓨터 경쟁에 뛰어들며 기술 발전 속도가 폭발적으로 높아졌습니다.
2023년에는 드디어 ‘1,000 큐비트 시대’가 열렸습니다.

 

3. 큐비트의 다양한 기술 방식

방식	원리	강점	약점	대표 기업
초전도 큐비트	전류를 -273℃ 극저온에서 초전도 상태로 제어	기술 성숙도 높음 / 속도 빠름	냉각비용·에너지 부담 / 에러율 높음	IBM, Google, Rigetti
이온 트랩 큐비트	레이저로 원자를 냉각시켜 전기장에 가둬 제어	안정성·정확도 높음 / 긴 코히런스 시간	속도 느림 / 확장성 어려움	IonQ, Quantinuum
중성 원자 큐비트	원자를 광집게로 배열해 양자 상태 제어	확장성 높음 / 외부 간섭 적음	기술 초기 / 제어 복잡	Atom Computing, Pasqal
분자 큐비트	분자의 에너지 준위를 큐비트로 사용	제어 자유도 높음 / 신소재 응용 가능	냉각·제어 난이도 매우 높음	고려대 최은미 교수팀

 

4. 기술별 현실성 & 상용화 전망

방식	기술 성숙도	상용화 예상 시점	비고
초전도	★★★★★ (가장 앞서 있음)	2028~2032년	IBM·Google이 수천 큐비트 상용화 목표
이온 트랩	★★★★☆	2030~2035년	IonQ, Quantinuum이 확장성 실험 중
중성 원자	★★★☆☆	2032~2040년	Atom Computing이 1,000큐비트 달성
분자	★★☆☆☆	2035년 이후	초기 연구단계 / 잠재력 큼

 

5. 기업별 개발 현황 (2025년 기준)

기업	기술	큐비트 수	현황 요약
IBM	초전도	1,121Q	2025년 ‘Quantum System Two’ 공개 예정
Google Quantum AI	초전도	수백 Q	오류율 10배 개선 / AI-Quantum 융합 연구
IonQ	이온 트랩	256Q	AWS, Azure 클라우드형 서비스 중
Atom Computing	중성 원자	1,180Q	2026년 상용 서비스 목표
Rigetti Computing	초전도	84Q	중소기업용 양자 서비스 특화
D-Wave	어닐링형	5,000Q	최적화 문제 중심으로 이미 상용화
고려대 최은미 교수팀	분자형	실험 단계	분자 큐비트 기반 제어 실험 진행 중

 

※ 큐비트 수 : 기업이 현재 구축한 장비에서 동시에 제어 가능한 개수, 단, 개수가 많다고 반드시 성능이 좋은 것은 아닙니다. 

※ 양자컴퓨터 성능 = 큐비트 개수 X 품질(오류율)

6. 상용화되면 바뀔 세상

① 암호체계 혁신

• 기존 RSA, ECC 암호는 쇼어 알고리즘(Shor’s Algorithm)으로 뚫릴 수 있음
• 따라서 각국이 ‘양자내성 암호(Post-Quantum Cryptography)’ 표준화를 추진 중

② 금융·물류·제조 최적화

• 수천 개 변수의 조합을 동시에 계산 가능 → 포트폴리오 구성, 물류 동선, 에너지 효율화 문제 해결

③ 신소재·신약 개발

• 신약 개발 기간 단축, 에너지 저장 소재 혁신 가능

④ 양자 클라우드(QaaS)

• IBM·Amazon·Google이 클라우드형 양자 연산 서비스 제공 중
• 기업이 ‘양자 연산력’을 빌려 쓰는 시대

양자컴퓨터는 단순히 빠른 컴퓨터가 아니라, 산업 구조 자체를 재편할 ‘패러다임 기술’입니다.

현재는 연구 중심(NISQ 시대)이지만, 2030년대에는 실질적 산업 활용(상용화 시대)으로 넘어갈 가능성이 높습니다.