양자 컴퓨팅에 대한 관심이 뜨겁다. 기술적 관점 상용화 관점에서 논쟁이 여전하다. 주식시장은 늘 새로운 Something을 원한다. 양자 컴퓨팅이 Next AI가 되기에는 시기상조라

고 판단한다. 다만, 2025년 연내에 단기 테마로 이슈화하는 빈도는 높아질 것으로 예상한다.

양자 컴퓨팅은 1) 수요의 문제, 2) 비용의 문제가 한계로 존재한다. 초저온 냉각시스템이 유지되어야 하는데 장비 하나당 가격이 수십억원이고 유지 비용도 비싸다. 헬륨과 전력, 특수 자원을 지속적으로 필요로 하며, 제조 공정이 복잡하다. 큐비트 생성에 필요한 초전도 소재, 나노공정, 광학 시스템이 모두 고가다. 또한, 규모의 경제 부족으로 양산이 어렵다.

1. 양자 컴퓨팅이란? 기존 컴퓨팅과의 차이

기존 컴퓨터는 정보 처리 단위인 비트(Bit)가 0 또는 1 중 하나의 값만 가질 수 있다. 반면, 양자 컴퓨터는 정보 처리 단위인 큐비트(Qbit)가 0과 1을 동시에 값으로 가지는 중첩(Superposition) 상태로 존재할 수 있다. 즉, 비트는 0 또는 1 직선상의 두 점으로 표시되지만, 큐비트는 구면상의 모든 곳에 위치할 수 있다.

양자 얽힘은 두 입자가 먼 거리에 있어도 계속 연결되어 한 입자에 행해지는 작용이 다른 입자에게도 즉각적으로 영향을 미치는 물리적 현상을 의미한다. 두 양자가 얽혀 있다

면 하나의 양자 상태가 변화하면서 다른 양자 상태도 즉시 그에 반응하여 관련성을 보인다. 두 양자 사이의 정보 전달 없이 일어나는 현상이기 때문에 정보가 빛의 속도를 초과

하여 전달되었다고 해석하면 안 된다.

기존 컴퓨터는 n개의 비트를 처리할 때 2의 n승번 연산해야 하지만 양자 컴퓨터는 큐비트의 병렬 연산 덕분에 단번에 계산이 가능하다.

2. 양자 컴퓨터를 구현하는 방법은 크게 4가지로 요약된다.

먼저 초전도(Superconducting Qubits) 기반 방식이다. 큐비트를 극저온 환경에서 전기가 저항 없이 흐르도록 만들어 구현한다. 대표 기업으로는 IBM, 구글이 있다. 구글의

시카모어(Sycamore)가 해당 방식으로 구현되어 2019년 양자 우월성을 입증했다. 

두번째, 이온 트랩(Ion Traps) 기반 방법이다. 전기장으로 이온(양성자)를 가둔 뒤, 레이저를 쏘아 큐비트를 조작한다. 대표 기업으로 IonQ가 있다. 예를 들어 주사위 여러 개

를 공중에 띄우고 원하는 주사위를 정확히 조작하는 방식이다. 

세번째, 광학 기반(Photonic Quantum Computing) 방법은 빛의 입자를 활용해 큐비트를 구현한다. 대표 기업으로는 PsiQuantum이 있다. 예를 들어 여러 거울과 프리즘을

통해 빛의 경로를 조작하며 계산을 수행한다.

네번째, 양자점(Quantum Dots) 기반 방법은 나노 입자를 사용해 큐비트를 구성한다. 아직 연구 초기 단계이다.