"양자 분야 현재 전쟁터는 공급망으로 기업간 치열한 선점 경쟁이 벌어지고 있습니다. 미래 전쟁터는 응용 분야다. 이르면 5년, 늦어도 10년안에 우리나라도 공급망과 응용분야 선점경쟁에 참여해야 합니다."

정윤채 한미양자기술협력센터장은 9일 서울 양재역 인근 엘타워에서 과기정통부가 개최한 '제 4차 K퀀텀 스퀘어' 행사에서 온라인으로 강연하며 "느리게 움직이면 안된다"고 강조했다. 특히 그는 세계 시장에서 일어나는 여러 합종연횡을 언급하며 "모든 파트너십이 바라보는 것은 실용적인 응용에 누가 먼저 다가서는냐"라며 상용화와 실용성을 강조했다. 또 현재 보이는 것이 전부가 아닐 수도 있다면서 "보이는 것이 아니라 보이지 않는 것에서 기회를 찾아야 한다"면서 소형화와 대규모화, 다양한 응용을 강조했다.

집중 투자 분야도 제시했다. 보다 많은 의사결정자들이 양자를 이해할 수 있게 하는 '퀀텀 리터러시'를 높이는 것과 다양한 분야의 인력 양성, 그리소 스타트업 육성 등 세 가지를 꼽았다. 그가 지휘를 맡은 한미양자기술협력센터는 미국 워싱턴DC에 있고 2022년 9월 개소했다. 2022년 이뤄진 한미 정상회담 후속 조치로 문을 열었다.

이날 행사에는 이창윤 과기정통부 제1차관을 비롯해 김재완 고등과학원 교수, 정연욱 성균관대 교수, 한상욱 양자정보학회장, 이준구 큐노바 대표, 윤지원 SDT 대표, 표창희 IBM 상무, 정현철 노르마 대표 등 양자과학기술 산업 분야 산학연관 전문가와 관계자 250여 명이 참석했다.

이번 'K-퀀텀스퀘어'는 양자 분야 최신 동향을 공유하고 관계자들간 폭넓은 네트워킹을 촉진하기 위해 지난 2021년부터 과기정통부가 매년 개최하는 행사다. 작년부터는 양자 분야 신년인사회를 겸해 1월에 열고 있다. 특히 올해는 '세계 양자과학기술의 해'(IYQ)를 맞아 새해 첫 양자 분야 교류·소통의 장으로 기획했다. 양자과학기술에 관심이 있는 타 분야 연구자, 종사자의 신규 진입을 돕기 위해 글로벌 양자생태계 현황 등 관련 정보와 동향을 공유했다. '양자기술 전환기:신기한 학문을 넘어 보편적 기술로'를 주제로 전문가 패널토론과 네트워킹 행사도 마련됐다.

정 센터장은 세계양자산업계가 양자에러 정정과 큐비트 숫자 늘리는데 매진하고 있다면서 "실용적이고 의미 있는 운영 분야에 (양자를) 적용하기 위해서는 현재의 큐비트 숫자보다 100배 이상 많아야 한다"고 진단했다.

생태계 문제도 짚었다. 이 용어는 원래 생물학에서 사용하는 용어다. 자연에 있는 여러 요소들이 상호작용하는 순환 시스템이 생태계라고 설명한 그는 "여기서 가장 중요한 상호작용은 한 개체가 다른 개체의 먹이가 되고, 궁극적으로는 죽어서 부패하면 다시 식물의 구성 요소로 순환하는 푸드체인, 즉 먹이 사슬"이라면서 양자 분야 생태계를 설명했다.

즉, 정부가 연구비를 지원해 새로운 기술을 연구하게 하면 가능성을 어느 정도 확인한 기술들이 민간 자본 지원을 받아 스타트업으로 태어나고, 한편으로는 기존 기업들의 신사업으로 등장하며, 파운더리(공장)를 통해 큐비트를 개발하고 양자 컴퓨터 시스템을 만드는 회사, 또 이들이 필요로 하는 여러 부품과 장비, 소프트웨어를 개발하는 회사, 응용 알고리즘을 개발하는 회사, 이런 회사들이 서로 제품과 서비스를 주고받으며 형성하는 것이 공급망(서플라이 체인)이라고 밝혔다.

앤드 유저는 화학, 생명, 금융 등 각 산업 분야 회사들이라고 덧붙이며 "이들은 양자 컴퓨터를 사용해 자기 분야에서 혁신을 일으킴으로써 가치를 창출한다. 양자컴퓨터가 게임 체인저라고 불리는 것은 그 자체 시장보다는 엔드유저에서 일으키는 혁신 때문"이라고 진단했다. 미국은 민간 자본이 풍부하기 때문에 정부가 굳이 공급망까지 직접 육성하지 않지만, 캐나다는 정부가 직접 공급망을 육성을 한다고 덧붙였다.

그에 따르면, 지난 10년간 양자 분야 민간 투자는 급격히 늘어났는데, 이중 4분의 3이 양자 컴퓨터 스타트업에 쏠렸다. 작년에 나온 맥킨지 보고서를 참조해 "총 투자액이 100억 달러가 넘는다. 다만 2023년에 신규 투자가 약 27% 정도 급감했는데, 이를 두고 양자 겨울(퀀텀 겨울)이 온 게 아닌 지 우려 목소리도 있었다. 이들의 투자를 받아 창업한 큐비트 회사는 대략 50개에서 60개 내외로 추정된다, 이들간 경쟁은 치열하며 인수합병 등으로 줄어들 것 이라는 말도 나오고 있다"고 소개했다. 특히 그는 2022년 이후 신규 창업이 크게 줄었는데 이에 대해 투자가 감소한 건지, 기술 자체가 포화한 건지 다양한 의견이 있다고 들려줬다.

명확한 것은 거의 모든 회사들이 양자 에러 수정에 달려들고 있으며 이 분야가 현재 전쟁터라고 표현했다. 실제 구글도 최근 최첨단 양자 칩 ‘윌로우(Willow)’를 발표하며 양자에러 수정에 큰 진전을 이뤘다고 밝힌 바 있다. 정 센터장은 "아직 회사들이 발표하는 에러 수정은 10의 마이너스 2승에서 4승 영역인데, 실제 유용한 운영에 사용하려면 이보다 훨씬 낮은 오류 수정을 달성해야 한다. 더 효율적인 오류 수정 알고리즘이 필요하다"면서 "회사간 치열한 경쟁으로 좋은 성과들이 이뤄지고 있고, 발전 속도가 빨라지고 있지만, 실용적인 애플리케이션을 위해서는 진보가 더 이뤄져야 한다"고 강조했다. 큐비트 숫자으 경우 현재보다 100배 이상 많아져야 한다고 진단했다.

IBM과 구글 등 16개 이상 회사들이 자사 큐비트 로드맵을 발표하는 등 전쟁을 방불하는 치열한 선점경쟁을 벌이고 있다면서 "주목할 새로운 동향 중 하나는 양자 컴퓨터, 슈퍼 컴퓨터, 그리고 인공지능의 하이브리드 구조"라면서 "관심을 끄는 것은 양자 컴퓨터를 슈퍼 컴퓨터의 가속기 형태로 사용하는 시도다. 이는 슈퍼 컴퓨터가 아직 용량 한계 때문에 달성하지 못하는 많은 응용 분야에서 양자컴퓨터가 돌파구가 될 수 있을 것으로 예상하기 때문"이라고 밝혔다.

또 미국 양자 산업 컨소시엄인 'QDC'가 만든 '퀀텀 스택'을 보여주며 "양자 컴퓨팅에 수많은 계층이 필요하고 이 공급망의 큐비트 이외에 여러 기술이 필요하다는 걸 알 수가 있다. 특히 약 4분의 3에 해당되는 회사들이 양자 컴퓨팅이고, 큐비티 외에 부품 장비, 하드웨어, 소프트웨어 알고리즘 등 수많은 회사들이 있다"고 해석했다.

특히 그는 공급망에서 우리나라 강점인 반도체와 통신 산업을 근간으로 한 여러 접근 가능 분야가 있다면서 이런 부분을 중요히 봐야한다고 제안했다. 양자 생태계의 또 다른 두드러진 동향이 합종연횡, 즉 얼라이언스하고 파트너십이라면서 "이미 몇 년 전부터 시작되긴 했지만 최근 큐비트 회사들을 중심으로 하는 그룹화가 빠르게 진행하고 있다. 훨씬 많은 회사들이 자신만의 작은 에코 시스템을 구축하려 하고 있다. 모든 파트너십들이 바라보는 것은 실용적인 응용에 누가 먼저 다가가느냐 하는 것"이라고 강조했다.

정 센터장은 생태계의 커다란 스테이크홀더(이해관계자)가 정부라면서 "민간 투자가 주춤해진 최근 2년간 전 세계적으로 정부 투자가 큰 추진력이 됐다"면서 "파운드리, 테스트베드 등 산업계를 지원하기 위한 환경 구축도 가속화하고 있고, 자신들이 가지지 못한 공급망 요소를 가진 나라들을 키 파트너로 하려 하고 있으며, 이들을 중심으로 국제 협력이 전개될 예정"이라고 진단했다.

우리나라가 지난 2023년 발표한 과감한 양자 투자 계획도 세계적으로 많은 주목을 받고 있다면서 "어쩌면 지난 5년간 가장 잘한 일이라고도 할 수 있는데, 이제부터는 그 투자를 어떻게 전략적으로 사용할 것인가가 관건이다. 전략은 전쟁터가 어디인가를 아는 데서 시작한다. 현재 전쟁터는 공급망에서 기업들 간에 치열히 벌어지고 있는데, 곧 미래 전쟁터가 응용 분야로 옮겨갈 것"이라고 예상했다.

또 공급망의 주요 요소가 큐비트로 경쟁이 심하다고 전제하며 "하지만 아직 큐비트 외에도 많은 시장 기회가 있을 거다. 응용 분야는 아직 본격적으로 시작되지 않았기 때문에 더 많은 기회가 있을 것"이라고 예상했다. 이런 기회를 잡기 위한 시간이 얼마나 있을까요?라며 자문하면서 "현 추세로 볼 때 공급망 기업들이 응용 분야에서 필요로 하는 머신을 만드는 데는 빠르게 5년, 늦어도 10년을 예상하고 있다. 이 기간이 우리나라가 공급망과 응용 분야에 참여하기 위해 주어진 시간이다. 느리게 움직이면 공급하게 참여할 기회가 없다"고 짚었다.

IT산업에서 볼 때 메인프레임에서 PC, 또 로컬 스토리지에서 데이터센터, 그리고 음성 전화에서 스마트폰으로 바뀔 때마다 새로운 주체가 나왔고 시장 판도가 바뀌었다면서 "앞으로 예상하는 변화는 대규모화 소형화, 그리고 다양한 운영이며 이러한 것들에서 또 다른 커다란 변화가 생길 수도 있다"고 내다봤다.