일본산업뉴스요약

사람을 구하는 양자기술 기대
대피 유도부터 감염병 치료제 개발까지 속속

차세대 기술로 여겨지는 양자컴퓨터는 여러 용도에 응용될 것으로 기대되고 있다. 기자는 최근 몇몇 유스케이스에서 양자기술이 실용화에 가까워지고 있음을 보여주는 성과를 알게 되었다. 그래서 이번에는 재해 시의 피난 유도나 유효한 치료약의 개발 등 사람을 구하는 3개의 양자기술을 소개하고자 한다.

-- 최적의 피난 경로 제시 --
양자 계산은 재료 탐색이나 신약 개발, 최적화 등 현행 컴퓨터가 어려워하는 복잡한 문제에서 위력을 발휘한다. 이 최적화 계산의 응용 예로서, 정체가 잘 발생하지 않는 루트의 탐색과 공장의 제조 스케줄 조정, 기계학습의 모델 최적화 등을 상정하고 있다.

예를 들면 정체가 잘 발생하지 않는 루트의 탐색은, 재해가 발생했을 때 그 지역에 있는 사람들을 피난 장소로 신속하게 이끄는 앱에 응용할 수 있을 것으로 기대를 받고 있다. 실제로 스미토모상사와 규슈전력, 양자 스타트업 기업인 시그마아이(Sigma-i, 도쿄)는, 후쿠오카현의 지역 자치체와 협력해 방재 기술을 개발하고 있으며, 지역 주민의 피난 시간을 최대 33% 단축할 수 있는 계산 모델을 개발. 최적화 문제의 하나인 ‘이차계획법(Quadratic Programming, QP)’을 사용했다.

스미토모상사 등이 실시한 시뮬레이션은, 양자 어닐링을 사용한 양자계산으로 최적의 피난 경로를 찾아내, 1만 6000대 이상의 자동차에 대해 개별적으로 최적의 루트를 제안해 피난소로 유도한다는 것이다. 경우에 따라서는 우회하는 경우도 있지만, 결과적으로 정체를 잘 피할 수 있도록 되어 있다. 종래의 계산 모델에서는 개개의 자동차가 근처의 피난소로 향하기 때문에 정체가 발생해 효율이 나빴다.

집중 호우 등의 자연 재해에서는 단시간에 피해가 확대되므로 신속한 피난이 요구된다. 실제로 2017년에 발생한 규슈 북부 호우에서는 37명의 희생자가 발생하는 참사가 발생했다. 그 때문에 지방 자치체 등에서는 주민을 얼마나 효율적이고 신속하게 피난 유도할 수 있을지가 중요한 과제가 되고 있다. 스미토모상사 등은 사회 구현을 위해, 2026년 1분기에는 이 기술을 자치체로 확대한다는 목표를 세웠다.

-- 다제내성균을 양자로 격퇴 --
양자계산을 응용한 치료법 개발에도 기대가 높아지고 있다. 게이오 대학교 인간생물학-미생물총-양자계산연구센터(Bio2Q) 연구팀은 다제내성균(MDR)에 의한 감염증을 치료하는 데 양자계산을 응용하는 연구를 진행하고 있다.

다제내성균은 항생제 등 여러 치료제에 대해 내성을 가진 세균으로, 새로운 약제 개발이 따라가지 못하는 상황이어서 세계적인 문제가 되고 있다. 다만 다제내성균을 여러 종류의 세균과 섞으면 다제내성균의 증식을 억제할 수 있는 것으로 알려져 있어, 새로운 치료법 개발로 이어질 것으로 기대되고 있다.

Bio2Q의 TIMUR TUGANBAEV 씨 등의 연구에서는, 다제내성균에 대한 치료약 설계의 문제를 양자 회로 위에 매핑해, 다제내성균에 유효한 프로바이오틱스(유익균)와 프리바이오틱스(유익균의 영양원)의 최적 조합의 도출을 가속하는 것을 목표로 한다. 다제내성균에 대한 바이오 의약품 개발 속도와 유효성을 향상할 수 있을 것으로 기대한다.

-- 근디스트로피용 신약 개발에도 공헌 --
양자 스타트업 기업인 미국 큐에라 컴퓨팅(QuEra Computing)과 영국 페이즈크래프트(Phasecraft), 영국 노팅엄 대학교의 연구팀은, 근디스트로피용 치료제의 연구 개발에 양자 시뮬레이션을 응용하고 있다. 양자 컴퓨팅과 고전 시뮬레이션을 조합해, 근디스트로피의 신약 개발에 어떻게 활용할 수 있는가를 실증하고 있다.

근디스트로피는 근육이 점차 약해져 가는 진행성 난치병으로, 근력 저하와 위축을 일으켜 여러 기능 장애가 생긴다. QuEra 등의 공동연구에서는 질병에 관련되는 단백질과 소분자(리간드)의 결합 친화성을 양자계산으로 추정하는 연구를 상정한다.

QuEra의 기타가와(北川) 사장은 국제양자이벤트 ‘Q2B 2025 Tokyo’(2025년 5월 15~16일)의 강연에서 “이 연구는 지원 프로젝트 3단계에 채택되었고, 구체적인 형태로 개발이 진행되고 있다”라며, 복잡한 양자계산을 실행할 수 있는 양자 컴퓨팅 개발에도 착수하고 있다고 소개했다.

이상에서 언급한 사례 외에도 다양한 연구 내용이 보고되고 있다. 현재 개발되고 있는 양자컴퓨터는 계산 능력이 한정되어 있어 슈퍼컴퓨터 등을 조합할 필요가 있다. 그러나 그럼에도 많은 양자 알고리즘이나 애플리케이션의 개발에 성공하고 있다. 가까운 미래에 많은 양자 기술이 실용화돼, 우리의 삶을 풍요롭게 만들 것으로 기대하고 있다.

 -- 끝 --