경제타임스 김은국 기자 |   '양자컴퓨터(Quantum Computer)’는 기존의 디지털 컴퓨터가 0과 1의 이진(bit) 단위로 정보를 처리하는 것과 달리, 양자역학의 원리를 기반으로 0과 1을 동시에 표현할 수 있는 ‘양자비트(qubit)’를 활용하는 차세대 연산 시스템이다.

일반 컴퓨터가 연산을 순차적으로 수행하는 반면, 양자컴퓨터는 중첩(superposition)과 얽힘(entanglement)이라는 양자역학적 특성을 이용해 동시에 수많은 계산 경로를 탐색할 수 있다. 이로 인해 특정 문제—예를 들어 대규모 암호 해독, 신소재 탐색, 기후 시뮬레이션, 금융 리스크 분석 등—에서는 기존 슈퍼컴퓨터를 압도하는 성능을 발휘할 잠재력을 지닌다.

양자비트는 전자나 원자, 광자 등 미세 입자의 상태를 이용해 구현된다. 이들은 외부 환경 변화에 민감하기 때문에 ‘디코히런스(decoherence·양자 정보 소실)’ 현상을 최소화하는 것이 기술적 관건이다. 이를 해결하기 위해 전 세계 연구기관과 기업들은 초전도 회로(IBM·구글 등), 이온트랩(IonQ·Honeywell), 광자 기반(BosonQ·PsiQuantum), 실리콘 스핀(인텔) 등 서로 다른 물리적 플랫폼을 경쟁적으로 개발 중이다.

대표적인 사례로 구글(Google)은 2019년 자사 양자컴퓨터 ‘시카모어(Sycamore)’가 기존 슈퍼컴퓨터로 1만년이 걸릴 연산을 약 200초 만에 수행했다고 발표하며 ‘양자 우위(Quantum Supremacy)’를 선언했다. 이후 IBM은 이를 반박하며 ‘실용적 양자 계산(Quantum Advantage)’의 개념을 제시해 기술 경쟁이 가속화됐다.

양자컴퓨팅은 단순히 연산 속도를 높이는 기술을 넘어, AI 학습·신약개발·물류 최적화·암호 해독·기후모델링 등 산업 전반의 패러다임을 전환할 핵심 인프라로 평가된다. 특히 양자컴퓨터가 기존 암호체계를 무력화시킬 가능성이 제기되면서, ‘양자 내성 암호(Post-Quantum Cryptography)’ 개발 또한 글로벌 보안 산업의 새로운 과제로 떠올랐다.

양자컴퓨터는 “불가능한 계산을 가능하게 하는 기계”로, 계산 능력보다 ‘정보를 다루는 방식의 혁명’이라는 점에서 21세기 디지털 문명 전환의 분기점으로 평가받는다. 다만, 기술 상용화까지는 여전히 수많은 공학적 난제가 남아 있으며, 완전한 양자컴퓨터의 상용화 시점은 2030년대 초반 이후로 전망된다.