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뉴욕증시는 지금 ‘양자컴퓨터’ 랠리 중

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뉴욕 증시를 뜨겁게 달구고 있는 ‘양자컴퓨팅’ 돌풍이 무서울 정도예요! 인공지능(AI)의 뒤를 이을 차세대 테마로 급부상 중인데요.
2024년 12월 10일(현지시간), 구글이 양자컴퓨터 칩을 공개하자 이틀간 주가가 11% 이상 올랐어요. 상용화에 오랜 시간이 걸릴 것으로 예상되었던 양자컴퓨터 기술의 현실성이 입증되자 시장이 반응한 거예요. 17일에는 퀀텀컴퓨팅이 NASA와의 계약 체결 소식을 발표해 주가가 51.5% 급등하기도 했습니다.
양자컴퓨팅, 도대체 무엇이길래 이렇게 큰 관심을 받고 있는 것일까요? 제용이가 쉽게 정리해줄게요.

양자컴퓨터란?

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양자컴퓨터는 중첩과 얽힘 등 양자역학적 원리를 활용한 컴퓨터예요. 현존하는 가장 빠른 컴퓨터인 슈퍼컴퓨터를 능가하는 초고속 연산을 할 수 있어 ‘꿈의 컴퓨터’로 불립니다.
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2024년 12월 10일, 구글이 최신 양자칩 ‘윌로우’를 장착한 양자컴퓨터를 공개했는데요. 이는 슈퍼컴퓨터가 10자년(10의 25제곱년) 걸리는 문제를 단 5분 만에 풀 수 있는 능력을 가졌어요.
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우주의 나이가 138억 년이니, 10자년은 우주 나이의 약 72조 배인 아주 어마어마한 시간인데요. 이 시간을 5분으로 줄일 수 있다는 거예요. 구글에 의하면, 양자컴퓨터는 슈퍼컴퓨터를 계산기나 주판 수준으로 만들어버릴 정도라고 합니다.
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유엔총회가 2025년을 ‘세계 양자 과학기술의 해’로 지정했을 만큼 전 세계적으로 기대를 받고 있는 양자컴퓨터의 특성, 살펴볼게요!

혁신적인 속도

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기존 컴퓨터는 0이나 1로만 정보를 표시하는 이진법을 사용합니다. ‘비트(bit)’ 단위로 정보를 처리하는데요. 이 비트는 0 아니면 1, 하나의 정보만 표현할 수 있어요.
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그래서 기존 컴퓨터로 Z점까지 가는 가장 빠른 길을 A~E 중 찾고 싶다면, 각각의 경로에서 Z점까지 도달하는 시간을 한 번에 하나씩 계산해서 비교해 봐야 하죠.
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그러나 양자컴퓨터는 0과 1을 동시에 갖는 큐비트(Qubit) 단위로 정보를 처리합니다.
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0, 1, 그리고 0과 1이 마치 동전을 공중에 던지면 앞면과 뒷면이 동시에 존재하는 것처럼 동시에 공존(중첩)할 수 있기 때문에 정보를 동시에 처리할 수 있어요.
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여러 가능성을 동시에 계산할 수 있으니 0과 1을 차례로 계산해야 하는 기존 컴퓨터보다 계산 횟수를 더 줄일 수 있겠죠? 대량의 정보나 복잡하고 어려운 문제를 빠르고 효율적으로 처리할 수 있습니다.
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다시 한번 길을 찾아보겠습니다. 양자컴퓨터는 정보를 동시에 처리할 수 있다고 했죠. 기존 컴퓨터처럼 A~Z길에서 각각 출발해 가장 빠른 길을 찾는 게 아니라, 모든 길을 동시에 탐색해 한 번에 가장 빠른 길을 찾아냅니다.

무궁무진한 활용 분야

양자컴퓨터는 최적화 방법을 아주 빠르게 찾아낼 수 있기 때문에 여러 분야에서 활용이 가능합니다.
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금융권, 의료 제약 등 다양한 산업
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금융권 : 투자 포트폴리오 최적화, 옵션⋅가격 결정, 리스크 최소화 등
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의료⋅제약 : 신약 개발, 유전자 분석 등
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교통⋅물류 : 경로 최적화 등
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인공지능
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특히 인공지능(AI)과 시너지가 큰데요. AI 시장이 커질수록 막대한 계산량을 소화해야 하기 때문이죠. 이에 구글, IBM, 엔비디아 등 빅테크 기업들의 치열한 경쟁이 시작되고 있어요.
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우리나라에도 지난 2024년 11월 연세대 송도 국제캠에 양자컴퓨터가 첫 도입됐어요. 이는 독일, 일본에 이은 전 세계 5번째인데요. 이를 통해 적극적인 개발에 나설 예정입니다.

그러나 아직은 명확한 한계

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높은 오류율
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양자컴퓨터는 큐비트가 많을수록 성능이 좋아지는데요. 양자 물질인 큐비트는 깨지기 쉽다는 특성이 있어요. 그래서 큐비트가 늘어날수록 오류율이 높아집니다.
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까다로운 유지 조건
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양자컴퓨터는 정확성을 위해 진동에 민감한 양자를 고정합니다. 이를 위해 영하 273도까지 온도를 낮춰야 하는데요. 이 초저온 냉각 시스템 장비가 하나당 수십억 원으로 매우 비싸고, 유지도 까다로워요.

뉴욕증시는 지금 ‘양자컴퓨팅 랠리’

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양자컴퓨팅 랠리
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2024년 12월 10일 구글이 자체 개발한 양자 칩 ‘윌로우(Willow)’를 공개하고 2030년께 상용화할 것이라는 계획을 제시하자, 알파벳 주가가 이틀 동안 11% 이상 올랐어요. 장 중 52주 최고가를 경신하기도 했죠.
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‘윌로우’는 그동안 양자컴퓨터의 큰 단점으로 꼽혔던 오류율을 기하급수적으로 줄였다는 특징이 있습니다.
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구글에 따르면 윌로우는 큐비트를 늘리면서 오류율을 줄일 수 있는 임곗값 이하 성과를 최초로 달성했어요.
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단, 이는 테스트용 알고리즘을 기반으로 한 것으로 실제 적용 사례는 아니예요.
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양자 컴퓨팅을 활용해 소프트웨어를 개발하는 퀀텀컴퓨팅은 2024년 12월 16일 기준으로 지난 6개월 동안 주가가 1658% 가량 올랐어요. 12월 17일에는 NASA의 고다드 우주비행센터가 퀀텀컴퓨팅의 엔트로피 양자 최적화 기계인 디랙-3을 사용하는 계약을 체결하면서 주가가 52% 폭등하기도 했죠.
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같은 기간 양자컴퓨팅 관련주인 리게티 컴퓨팅 (710%), 아이온큐(453%)도 일제히 상승했어요. 국내에서는 양자 암호 관련주인 엑스게이트가 반년간 약 92% 급등했고요.
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국내 ETF 출시
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12월 17일, 키움투자자산운용은 양자컴퓨팅 관련 기업을 편입한 ETF를 출시했는데요. 아이온큐, 엔비디아, IBM 등에 투자하는 ‘KOSEF 미국양자컴퓨팅’은 상장 첫날 5분 만에 초기 상장물량 75만주(약 75억 원)가 완판됐어요.
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하지만 양자컴퓨터 기업들은 아직 걸음마 단계이고 대부분이 소형 회사인 만큼, 급격한 주가 변동 등과 기술 개발의 한계 등 위험이 있음을 꼭 유의해야 합니다.

양자컴퓨터가 개발되면 비트코인은 끝난다?!

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현재 양자컴퓨터가 개발될 경우 ‘비트코인도 해킹이 가능한가’에 대한 논의가 뜨거워요. 구글의 양자컴퓨터 발표에 가상자산 시세가 4% 하락하며 잠시 흔들리기도 했죠.
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현재 보안 분야에서의 암호체계는 매우 큰 수를 소인수분해하기 어렵다는 점을 응용한 RSA 알고리즘을 기반으로 합니다. 하지만 양자컴퓨터는 빠르게 연산을 할 수 있어 소인수분해 속도가 빨라져 암호를 풀 수 있게 되죠.
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소인수분해 : 소수들만의 곱으로 나타내는 것, 소수는 1과 자신만으로 나누어떨어지는 1보다 큰 양의 정
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기존 컴퓨터로는 이 복잡한 계산을 풀 수 없지만, 양자컴퓨터는 매우 복잡한 계산도 풀 수 있기 때문에 지금의 암호체계가 무용지물이 되는 것 아니냐는 우려가 나온 거예요. 개인 정보나 금융 시스템의 안전에도 위협이 되고요.
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그러나 양자컴퓨터가 암호화 기술을 무력화하기 위해서는 수만 개의 큐비트가 필요한 반면, 구글이 발표한 양자컴퓨터의 큐피드는 105개 정도예요.
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또한, 암호화폐 업계는 이를 방지하기 위한 양자 내성 암호화 기술이 있다는 입장을 밝혔어요.

양자컴퓨팅 전망

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양자컴퓨팅 관련 시장은 10년 뒤 2700조 원에 달할 것이라는 전망도 나올 만큼 기대가 커요. 최근 빅테크 기업들이 양자컴퓨터 개발에 적극 뛰어들고 있는데요.
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11월 IBM, 신형 양자칩 ‘퀀텀 헤론’ 공개
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엔비디아X구글, 엔비디아 슈퍼컴퓨터 이오스로 양자컴퓨터 설계 협력
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시스코, 양자 네트워크 연동 데이터센터 개발 중
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중국, 양자칩 ‘주총즈 3.0’ 공개
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아직 상용화까지는 시간이 걸릴 것으로 보입니다. 오류율 개선이 필요하고 양자컴퓨터가 제대로 작동할 수 있는 환경을 조성하는 것도 쉽지 않죠.
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전문가들은 양자컴퓨터 상용화는 아직 멀었다는 의견이예요. 양자컴퓨터 기술 상용화 시기는 2030년 안팎으로 예상되고 있어요.
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많은 불확실성도 있지만, 상용화가 된다면 인류의 미래를 바꿀 수 있는 양자컴퓨터. 상용화를 위한 도전은 이제 시작이예요!
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