정부가 50큐비트(qubit, 양자컴퓨터의 연산단위) 양자컴퓨터를 구축하겠다는 야심찬 계획에 본격 착수했다.

이종호 과학기술정보통신부(과기정통부) 장관은 9일 대전 한국표준과학연구원(표준연)에서 '50큐비트 양자컴퓨터 구축 및 양자인터넷 개발 착수 보고회'를 열었다.

이번 보고회는 2030년 양자기술 4대 강국'을 목표로 양자컴퓨팅·양자통신 분야에서 선도국과의 기술 격차를 빠르게 만회하고, 대규모 양자시스템 사업에 우리나라가 본격적으로 착수했음을 알리기 위해 마련됐다.

선발국가들 사례를 보면 미국 IBM은 127큐비트를 처리하는 프로세서를 발표했고, 구글은 53큐비트 제품을 내놨다. 중국도 50큐비트 양자컴퓨터를 구축했고, 영국과 호주에서도 100큐비트 양자컴퓨터를 개발하고 있다.

양자컴퓨터에서 '50큐비트'는 2의 50승 규모의 정보를 연산할 수 있는 수준으로, 양자컴퓨터가 적어도 일부 문제에서는 디지털 컴퓨터를 능가할 수 있어 이른바 '양자 우위'(quantum supremacy)가 있는 기준점으로 간주된다.

업계 관계자에 따르면 우리나라의 경우 연구실에서 10큐비트 이하의 양자컴퓨터 실험에만 성공한 상황으로, 선발 국가들에 비해 연구 결과나 기술 수준뿐만 아니라 관련 연구생태계 전반이 미흡하다는 평가가 나온다.

◇ 향후 3년간 20큐비트 구축이 우선 목표…'양자 얽힘' 기술 연구도

우리나라가 이번에 추진하는 사업은 '양자컴퓨팅 연구인프라 구축'과 '양자인터넷 핵심원천기술 개발' 등 크게 2가지로, 올해부터 2026년까지 각각 490억원과 456억원을 투자한다.

이날 보고회에서 표준연의 이용호 사업단장은 50큐비트 양자컴퓨터 구축 추진계획을 발표했다.

표준연은 1단계로 2024년 말까지 20큐비트의 양자컴퓨터를 구축하고 클라우드 서비스 시연을 시도한다.

2년 뒤인 2026년 말까지 2년 동안 50큐비트 양자컴퓨터를 개발해 국내 연구자에게 양자컴퓨팅 서비스를 제공한다는 계획이다.

이용호 단장은 이런 계획을 소개하면서 "국내 여건만으로는 어려워 해외 전문가 자문을 구하기도 하고 필요하다면 국내 연구자를 해외로 연수를 보내야한다"며 "관련 활용기업이 긴밀히 협력해 국내 역량을 총동원해야하는 과제"라고 강조했다.

2026년까지 진행할 양자인터넷 핵심원천 기술 세부 과제는 주성진 ETRI 사업단장이 설명했다.

양자정보를 전달하기 위해 필요한 얽힘전송 기술을 개발하고, 이를 토대로 양자중계기의 핵심 기술인 양자메모리에 대한 연구를 진행한다는 계획이다.

이후 5년 단위로 양자 중계기 개발 추진 및 필드 테스트(2027∼2031년, 2단계), 양자 라우터(N:N) 개발 및 양자인터넷 시범 서비스 (2032∼2036년, 3단계)를 이룬다는 장기 계획을 발표했다.

아울러 양자인터넷 소재·부품·장비 개발에 ETRI와 한국과학기술연구원(KIST)를 양자인터넷 허브로 지정한다.

◇ 이종호 장관 "어려운 도전이지만 반드시 가야할 길"

이종호 과학기술정보통신부 장관은 이날 보고회를 시작하며 "우리가 지금 신속하게 기술 추격에 나서지 않을 경우 향후 양자기술 경쟁력 확보를 위한 재도전의 기회는 없을지도 모른다"며 절박감을 표현했다.

이어 "아직까지는 선도국에 비해 기술수준이 낮고 투자·인력 규모가 절대적으로 부족한 상황으로 이러한 격차를 조기 만회하기 위해서는 보다 도전적이고 압축적인 연구개발이 필요하다"며 "우리의 기술수준과 인력규모 등을 감안 시 어려운 도전임에 분명하지만, 양자기술 대도약을 위해 반드시 가야만 하는 길"이라고 강조했다.

이 장관은 양자암호통신에 대해서도 "양자기기간 연결을 위한 양자인터넷은 아직 기초기술의 부족으로 기술 선도국 추격을 위한 산학연 역량 결집이 절실하다"고 협력을 촉구했다.

한편, 이날 행사에는 표준연, ETRI 등 24개 사업 참여기관과 서울대, 한국과학기술원(KAIST), 포항공과대학교(포스텍) 등 여러 대학 관계자가 모였다.

또 LG 계열사·삼성디스플레이·포스코·리큐온 등 양자컴퓨팅 구축·활용 협력기업 29개사 등 50개가 넘는 기관에서 모여 양자 산업과 관련된 국내 산학연이 총결집했다.

이들은 사업에서 각각의 역할을 맡아 연구초기단계부터 출연연 등과 협력하며 관련 산업생태계를 구성하고 서비스를 창출하는데 협력한다.

아울러 이날 양자컴퓨팅 구축·활용 협력기업의 협약식도 함께 진행됐다.

협의체에는 양자컴퓨팅 수요기업, 알고리즘·SW 개발 및 컨설팅 기업, 클라우드 서비스 사업자, 투자사 등 34개 기업이 참여했다.

이들은 50큐비트 양자컴퓨터 구축사업에서 시스템 요구사항과 클라우드 서비스 운영방안을 자문하는 등 국내 하드웨어(HW) 개발과 운용에 협조할 계획이다. 공식 협의체는 이달 말에 발족한다.