기술 트렌드, 양자컴퓨팅 기술의 현황,Technology Trends: Quantum Computing Technology
대한민국의 양자컴퓨팅 현황 Current Status of Quantum Computing in South Korea
대한민국은 양자컴퓨팅 분야에서 후발주자이지만, 정부 주도의 대규모 투자와 전략적인 로드맵을 통해 글로벌 경쟁력을 확보하기 위해 노력하고 있습니다. 현재 기술 수준은 선도국 대비 낮은 것으로 평가받고 있으나, 2035년까지 양자경제 중심국가로 도약하는 것을 목표로 하고 있습니다.
대한민국은 초전도(Superconducting), 이온 트랩(Ion Trap), 광자(Photonic) 등 주요 양자컴퓨팅 기술 방식에 대해 정부 출연 연구기관과 대학을 중심으로 연구를 진행하고 있습니다. 현재는 초전도 큐비트 개발에 가장 큰 자원을 투입하고 있으며, 다른 플랫폼을 통해서는 기술의 확장성 및 원천 기술 확보에 주력하고 있습니다.
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| 대한민국의 양자컴퓨팅 현황 |
양자컴퓨팅 기술 및 정책 현황
1. 기술 수준 및 격차
ⵔ 기술 수준 평가: 한국의 양자컴퓨팅 기술 수준은 미국을 100점으로 보았을 때 2.3% 수준으로, 주요 12개국 중 최하위권으로 평가되고 있습니다. 양자 통신 및 양자 센싱 분야 역시 비슷한 상황입니다. (2024년 기준)ⵔ 양자컴퓨터 개발 현황: 한국표준과학연구원(KRISS) 등에서 자체 기술로 20큐비트급 초전도 양자 프로세서를 시연한 바 있으며, 2026년까지 50큐비트급 양자컴퓨터 개발을 목표로 하고 있습니다.
ⵔ 선도국과의 격차: 미국의 IBM은 이미 1,000큐비트급 양자컴퓨터인 '콘도르'를 선보이는 등, 선도국 대비 하드웨어 큐비트 수와 기술 성숙도에서 큰 격차가 존재합니다.
2. 정부의 투자 및 로드맵
대한민국 정부는 양자 기술을 국가의 '3대 게임 체인저 기술' 중 하나로 지정하고 대규모 투자를 단행하고 있습니다.
ⵔ 투자 목표: 2035년까지 민·관 합동으로 최소 3조 원 이상을 투자하여 양자 과학기술 수준을 선도국의 85%까지 끌어올리는 것을 목표로 설정했습니다.
ⵔ 국가 전략: 2023년 6월에 수립된 '대한민국 양자과학기술 전략'을 통해 2035년 '글로벌 양자경제 중심국가' 도약 비전을 제시하였습니다.
주요 목표 (2030년대 초/2035년까지):
ⵔ 양자컴퓨팅: 우리 기술로 1,000큐비트급 초전도 기반 범용 양자컴퓨터 개발 및 활용 목표ⵔ 양자통신: 도시 간 양자 네트워크 초기 실증 및 전국 유·무선 양자 암호통신 확산
ⵔ 양자센서: 최고 수준의 양자 센서 개발로 글로벌 시장 선도
ⵔ 인력 양성: 양자 핵심 인력을 현재(2022년 384명)에서 2035년까지 2,500명으로 확대하고, 양자 분야 종사인력 1만 명 양성을 추진하고 있습니다.
3. 시장 및 산업 동향
시장 전망: 국내 양자컴퓨팅 시장 규모는 2024년 약 789억 원에서 연평균 22.1% 성장하여 2031년에는 약 3,197억 원에 이를 것으로 전망됩니다.ⵔ 응용 분야: 보건·의료, 금융, 정부·공공 안전 분야 등에서 양자컴퓨팅 기술 수요가 클 것으로 예상됩니다.
ⵔ 산업 기반: 양자 부품·장비의 개발 및 상용화를 지원하는 개방형 양자팹 확충 및 시험·검증 설비 구축을 통해 산업 생태계 조성을 지원하고 있습니다.
대한민국의 양자컴퓨팅 현황은 선도국 대비 기술 격차는 존재하지만, 정부의 강력한 의지와 대규모 투자, 명확한 로드맵을 바탕으로 미래 핵심 기술 경쟁에서 도약을 준비하는 단계에 있다고 볼 수 있겠습니다.
초전도(Superconducting), 이온 트랩(Ion Trap), 광자(Photonic) 큐비트.
1. 초전도 큐비트 (Superconducting Qubit)
초전도 큐비트는 글로벌 빅테크 기업(IBM, Google)이 주도하는 방식이며, 국내에서도 가장 많은 자원이 투입되고 있는 분야입니다.
ⵔ 주요 연구기관: 한국표준과학연구원(KRISS), 한국전자통신연구원(ETRI) 등.
ⵔ 하드웨어 개발: KRISS를 중심으로 20큐비트 초전도 양자컴퓨터의 개발 및 시연에 성공했습니다. 이는 국내 독자 기술로 개발된 최고 수준의 큐비트 수입니다.
ⵔ 장기 목표: 정부 주도로 2026년까지 50큐비트급 초전도 양자컴퓨터 구축을 목표로 하고 있습니다.
ⵔ 기술적 과제: 극저온 환경($\text{mK}$ 수준) 유지가 필수적이며, 시스템의 안정성 확보와 큐비트의 높은 신뢰도(Fidelity) 달성이 중요한 연구 과제입니다.
ⵔ 주요 연구기관: 한국표준과학연구원(KRISS), 한국전자통신연구원(ETRI) 등.
개발 현황:
ⵔ 하드웨어 개발: KRISS를 중심으로 20큐비트 초전도 양자컴퓨터의 개발 및 시연에 성공했습니다. 이는 국내 독자 기술로 개발된 최고 수준의 큐비트 수입니다.ⵔ 장기 목표: 정부 주도로 2026년까지 50큐비트급 초전도 양자컴퓨터 구축을 목표로 하고 있습니다.
ⵔ 기술적 과제: 극저온 환경($\text{mK}$ 수준) 유지가 필수적이며, 시스템의 안정성 확보와 큐비트의 높은 신뢰도(Fidelity) 달성이 중요한 연구 과제입니다.
2. 이온 트랩 큐비트 (Ion Trap Qubit)
이온 트랩 방식은 높은 신뢰도와 큐비트 간 완전 연결성(All-to-All Connectivity) 확보에 유리하여 차세대 유력 후보로 평가받습니다.
ⵔ 주요 연구기관: 주요 대학 및 연구소.
기술적 강점:
ⵔ 장수명 및 고신뢰도: 전자기장으로 이온을 포획하여 외부 환경의 영향을 적게 받아 큐비트의 생존 시간이 길고 오류가 적어 99.9% 이상의 높은 신뢰도 달성이 용이합니다.ⵔ 확장 연구: 미국 IonQ, Honeywell 등 글로벌 기업들이 이온 트랩 하드웨어 개발을 선도하고 있으며, 국내 연구도 이와 연계하여 진행 중입니다.
3. 광자 큐비트 (Photonic Qubit)
광자 큐비트는 빛을 매개로 정보를 처리하는 방식으로, 실온에서 작동이 가능하며, 광통신 기술과의 연계성이 높다는 장점이 있습니다.ⵔ 주요 연구기관: 한국전자통신연구원(ETRI), 한국과학기술연구원(KIST) 등.
개발 현황:
ⵔ 칩 기반 기술: ETRI는 프로그래머블 실리콘 포토닉스 양자 얽힘 IC 칩을 개발하여 세계 최초로 8광자 큐비트 집적회로 칩 개발에 성공했습니다.ⵔ 응용 분야: KIST는 광자 큐비트와 다이아몬드 $\text{NV}$ 센터 큐비트 기반의 양자컴퓨팅 및 양자 센싱 연구를 수행하며, 특히 양자 오류 정정 기술 분야에서 성과를 내고 있습니다.
4. 기타 플랫폼 (반도체, 중성 원자 등)
ⵔ 반도체 양자점 (Semiconductor Quantum Dots): 기존 반도체 공정을 활용할 수 있어 양산화와 확장성에 유리한 방식으로, 국내의 우수한 반도체 인프라를 활용하여 연구 가능성을 모색하고 있습니다.ⵔ 중성 원자 (Neutral Atom): 레이저를 이용해 중성 원자를 트랩에 가두는 방식이며, 대규모 큐비트 배열이 용이하여 확장성이 높은 것으로 평가받습니다. 국내에서도 관련 기술 동향을 파악하며 연구를 진행하고 있습니다.
결론적으로, 한국의 양자컴퓨팅 연구는 초전도를 중심으로 하드웨어 구축에 힘쓰는 동시에, 이온 트랩과 광자 방식에서 신뢰도 및 확장성을 높일 수 있는 원천 기술 개발을 병행하여 기술 격차를 줄이기 위해 노력하고 있습니다.
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