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양자컴퓨터가 실험실을 벗어나 산업 전반으로 확산될 조짐을 보이고 있다. 기존 컴퓨터가 처리하기 어려웠던 복잡한 계산 문제를 빠르게 해결할 수 있는 특성 덕분에 금융·제약·물류 등 다양한 산업에서 활용 가능성이 현실화되는 분위기다. 특히 단순 연산이 아닌 최적화·시뮬레이션·암호 해독 등 ‘변수가 많은 문제’에서 강점을 보이면서 차세대 범용 기술로 주목받고 있다.
하나금융연구소는 10일 발간한 보고서에서 양자컴퓨터를 “고전컴퓨터의 연산 한계를 극복할 차세대 컴퓨팅 기술”로 규정하고, 특히 최적화와 시뮬레이션, 암호 분석 등 복잡한 문제 해결 능력이 산업 혁신의 핵심 동력이 될 것이라고 강조했다. 동시에 오류율 개선과 하이브리드 컴퓨팅 도입을 통해 상용화 속도가 빨라지고 있다는 점도 주요 포인트로 제시했다.
양자컴퓨터의 가장 큰 특징은 병렬 연산 능력이다. 고전컴퓨터가 가능한 해답을 하나씩 검증하는 방식이라면, 양자컴퓨터는 여러 연산 경로를 동시에 계산한다. 이 때문에 변수 수가 많아질수록 성능 격차가 크게 벌어진다. 대표적으로 외판원 문제처럼 경우의 수가 기하급수적으로 늘어나는 최적화 문제나, 분자 구조 분석과 같은 시뮬레이션 영역에서 강점을 가진다. 반면 단순 반복 작업에서는 기존 컴퓨터가 여전히 효율적이다.
시장 성장성도 가파르다. 연구소는 글로벌 양자컴퓨터 시장이 올해 약 11조원에서 2035년 46조원 규모로 커질 것으로 전망했다. 특히 하드웨어보다 응용 소프트웨어와 클라우드 기반 서비스(QCaaS) 비중이 빠르게 커질 것으로 예상했다.
상용화의 가장 큰 장애물로 꼽히던 오류율 문제도 빠르게 개선되고 있다. 양자컴퓨터는 외부 환경에 민감해 오류율이 높고 연산 용량이 제한적이라는 한계가 있었지만, 최근 오류정정 알고리즘과 모듈형 구조가 등장하면서 상황이 달라지고 있다.
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구글이 큐비트 수가 증가할수록 오류율이 낮아지는 구조를 구현하고, IBM이 여러 개의 연산장치를 연결해 용량을 확장하는 방식이 대표적이다. 이와 함께 양자컴퓨터와 기존 슈퍼컴퓨터를 결합한 ‘하이브리드 컴퓨팅’이 현실적인 대안으로 떠오르며 상용화 시점을 앞당기고 있다.
산업 적용은 이미 시작됐다. 특수목적 양자컴퓨터인 ‘양자 어닐러’는 물류 경로, 포트폴리오, 네트워크 최적화 등에 활용되고 있고, 양자 시뮬레이터는 신약 개발과 재료 설계에 투입되고 있다. 실제로 통신망 최적화에서는 트래픽을 줄이고 수용량을 늘리는 성과가 확인됐고, 제약 분야에서는 단백질 구조 분석 등 기존 슈퍼컴퓨터로도 어려웠던 영역에서 활용 가능성이 입증되고 있다.
향후 전망은 더 빠르다. 연구소는 각국 정부가 양자기술을 산업과 안보의 핵심 자산으로 보고 투자 경쟁을 확대하고 있다고 분석했다. 미국과 유럽, 중국은 이미 대규모 연구개발과 산업육성 정책을 추진 중이며, 국내 역시 ‘풀스택 양자컴퓨터’ 개발과 산업 적용 확대를 목표로 로드맵을 제시했다. 특히 자동차·금융·제약 등 산업 난제 해결에 양자컴퓨터를 적용하는 프로젝트를 확대할 예정이다.
민간 산업 도입도 속도를 내고 있다. 금융 분야에서는 포트폴리오 최적화와 파생상품 가격 산정, 거래 예측 등에 활용하고 있으며, 화학과 에너지 분야에는 촉매 개발과 기후 모델링, 물류 분야에서는 운송 경로 최적화, 제약 분야에서는 단백질 구조 예측과 신약 개발에 적용하고 있다. 맥킨지는 2035년 기준 금융 산업에서만 최대 6000억 달러 규모의 경제 효과가 발생할 것으로 추정했다.
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