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Nikkei X-TECH_2022.9.28

높은 비용이 소요되는 양자컴퓨터
그럼에도 기업들이 투자를 지속하고 있는 이유

차세대 기술로 지목되는 양자컴퓨터는 기존의 컴퓨터로는 풀 수 없는 다양한 과제들을 해결할 수 있다. 하지만 연구개발(R&D)이나 이용에 높은 비용이 소요되는 등 과제도 많다.

R&D를 추진하는 기업들로서는 어려움이 크지만 양자컴퓨터 도입에 뒤처지는 것에 대한 위기감은 그 이상이다. 필자는 이번 취재를 통해 양자컴퓨터가 업계 내 경쟁 환경을 크게 변화시킬 가능성과 이에 대한 기업들의 위기의식이 강하게 느껴졌다.

화학업계에서는 복잡한 화학반응 구조를 양자컴퓨터로 해명하는 연구가 추진되고 있다. 화학 제조 대기업인 미쓰비시(三菱)케미칼은 양자컴퓨터를 사용해 리튬(Li)공기 배터리 및 유기EL 발광 재료의 반응 상태를 해명하는 연구개발을 진행하고 있다.

지금은 아직 현재의 ‘고전’ 컴퓨터로도 시뮬레이션이 가능한 소규모 계산을 확인하는 단계이지만, 향후 양자컴퓨터의 성능이 높아지면 우위성을 발휘할 수 있을 것이라고 전망하고 있다.

복잡한 화학반응이나 에너지의 시뮬레이션은 기술적으로 어려워 현재의 컴퓨터 기술을 사용해 계산하는 데는 한계가 있다. 이 때문에 상세한 구조 해명을 위해서는 양자컴퓨터가 반드시 필요하다. 하지만 복잡한 계산이 가능한 양자컴퓨터의 실용화 시기는 2050년경으로 알려져 있어 긴 호흡의 R&D가 필요하다.

미쓰비시케미칼 Science & Innovation Center Materials Design Laboratory의 상석주간 연구원인 다카히(高玘) 씨는 “고정밀 계산을 할 수 있게 되기까지는 갈 길이 멀다. 지금은 알고리즘을 축적해 차근차근 개발해나가고 있는 중이다”라고 말한다. 현재의 양자컴퓨터에는 ‘양자 오류’라고 하는 에러가 발생하기 쉽다는 과제가 있어 하드웨어와 소프트웨어의 양면에서 개선이 필요하다

아직 대대적인 성과가 나오지 않은 단계에서 “(양자컴퓨터의 R&D에) 투입할 수 있는 비용과 인재는 제한적이다”(Materials Design Laboratory의  고다마(樹神) 소장)라는 것이 현실이다.

미쓰비시케미칼은 미국 IBM이 미국과 독일, 일본에서 제공하는 게이트형 상용 양자컴퓨터를 사용해 R&D를 진행하고 있다. 구체적인 이용 금액은 공개되지 않았지만, “큐비트 숫자가 큰 것을 이용하는 플랜에는 고액의 비용이 소요된다(업계 관계자)”라고 알려져 있다.

양자컴퓨터가 보급되는 수 십 년 후의 미래를 내다보고 투자를 지속하는 것은 기업에 있어서 큰 부담이 되지만, 고다마 소장은 “안 할 수는 없다”라고 말한다. 양자컴퓨터의 등장으로 업계 내 판도가 크게 바뀔 수 있기 때문이다.

화학업체에 방대한 화학재료에 관한 데이터나 정보과학을 활용하는 MI(Materials Informatics) 등은 경쟁력과 직결된다. 미래에 양자컴퓨터를 사용해 이러한 지식이나 기술을 용이하게 얻을 수 있게 된다면 지금까지의 우위성이 뒤집힐 우려가 있다.

고객사와의 관계도 달라질 수 있다. 예를 들어, 신소재를 제안하는 비즈니스 모델에서는 고객과 대등한 위치에서 협의가 가능하지만, 고객이 양자컴퓨터 기술을 갖게 된다면 '이 재료를 만들어 가져다 달라' 등의 지시를 받기만 하는 '하청 업체'가 될 수 있다.

-- 사업으로의 적용, 정말 필요한지 판별하는 안목도 필요 --
양자컴퓨터를 복잡한 연산에 사용할 수 있게 되려면 많은 기술적 장벽을 넘어야 하지만, 현재 많은 기업들이 여러 방식들을 검토·개발하고 있는 단계이다.

노무라종합연구소 DX기반사업부 IT기반기술전략실의 후지요시(藤吉) 선임연구원은 “이상적인 게이트형 양자컴퓨터의 실현에는 앞으로 수 십 년이 걸릴 것으로 예상되며, 그때까지 기업들은 ‘겨울의 시대’를 경험할지도 모른다. 하지만, 양자컴퓨터의 향후 가능성을 부정하는 사람은 없다”라고 분석한다.

한편, 기업의 입장에서는 '양자컴퓨터를 자사의 비즈니스에 어떻게 이용할 것인가' '인재 확보 및 이용 환경을 어떻게 구축할 것인가' '어느 정도의 운용 비용을 투입할 수 있을 것인가'라고 하는 과제들이 있다고 후지요시 선임연구원은 지적한다.

기존의 '고전' 컴퓨터로도 계산을 연구하면 해결할 수 있는 과제도 많기 때문에 기업은 '목표로 하는 사업에 양자컴퓨터가 필요한지', '기술적으로 경쟁에서 뒤처지게 되지 않는지' 등을 판별하는 안목이 필요하게 된다.

양자컴퓨터 관련 소프트웨어를 개발하는 blueqat(도쿄)의 미나토(湊) 대표이사는 “양자컴퓨터는 과거의 축적으로 미래의 경쟁력이 결정된다. 일본 기업들도 지금부터 꾸준히 개발과 활용을 지속하며 시장이 확대되는 타이밍을 잘 맞춰야 한다”라고 말한다.

기술 진화가 가속화하는 가운데 시장을 장악하기 위해서는 조기 연구가 필수적이다. “해외 경쟁사에 비해 자금력이 한정되어 있는 일본 기업도 대중적 차원의 활동부터 시작해야 한다”(미나토 대표이사)라고 한다.

미국의 보스턴컨설팅그룹(BCG)은 2040년경 양자컴퓨터가 최대 8,500억달러의 가치를 창출할 것이라고 예측했다. 이러한 파괴적인 이노베이션을 앞에 두고 기업들은 거대한 미래 시장에 과감히 나설 수 있을 것인가? 지금의 사업 우위성을 계속 유지할 수 있을 것인가? 기업들에겐 장기적인 시점에서의 냉정한 경영 판단이 요구되고 있다.

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