[내외신문/전태수 기자] IBM의 주가가 하루 만에 12% 급등했다. 디웨이브퀀텀은 33% 넘게 폭등했고, 리게티컴퓨팅과 아이온큐, 글로벌파운드리 등 양자컴퓨팅 관련 기업들도 시장에서 강력한 매수세를 받았다. 단순한 테마성 투기가 아니었다. 미국 정부가 양자기술을 국가 전략산업으로 공식 격상시키며 대규모 자금 지원 계획을 발표했기 때문이다.

미국은 지금 AI 다음 시대를 준비하고 있다. 그리고 그 핵심 축에 양자컴퓨터가 있다. AI가 인간의 사고를 모방하는 기술이라면, 양자컴퓨터는 인간이 사용하는 계산 체계 자체를 재정의하는 기술이다. 산업혁명 이후 인류는 기계의 힘으로 노동을 바꾸었고, 정보혁명 이후 컴퓨터로 정보를 바꾸었다. 이제 양자혁명은 “연산의 본질” 자체를 바꾸려 한다.

▲ ] IBM의 주가가 하루 만에 12% 급등했다. 디웨이브퀀텀은 33% 넘게 폭등했고, 리게티컴퓨팅과 아이온큐, 글로벌파운드리 등 양자컴퓨팅 관련 기업들도 시장에서 강력한 매수세를 받았다. 단순한 테마성 투기가 아니었다. 미국 정부가 양자기술을 국가 전략산업으로 공식 격상시키며 대규모 자금 지원 계획을 발표했기 때문이다.

트럼프 행정부가 발표한 20억 달러 규모의 양자산업 지원 정책은 단순한 기술 육성 차원을 넘어선다. 미국은 이미 반도체 패권 경쟁 속에서 중국과 치열하게 충돌하고 있다. AI 패권 역시 엔비디아와 오픈AI를 중심으로 미국이 우위를 점하고 있지만, 워싱턴은 그것만으로는 충분하지 않다고 판단하고 있다. AI가 현재의 컴퓨팅 체계 위에서 발전하는 기술이라면, 양자컴퓨터는 미래의 컴퓨팅 체계 자체를 새롭게 구축하는 기술이기 때문이다.

미국이 양자컴퓨터를 지원하는 이유를 이해하려면 먼저 기존 컴퓨터의 한계를 이해해야 한다. 현재 우리가 사용하는 컴퓨터는 0과 1이라는 비트(bit) 체계 위에서 작동한다. 모든 정보는 결국 전기가 흐르느냐 흐르지 않느냐의 이진법 구조다. 하지만 데이터가 폭증하고 AI 모델이 거대화되면서 기존 반도체 기반 컴퓨팅은 전력 소비와 발열, 처리 속도 측면에서 한계에 도달하고 있다.

양자컴퓨터는 여기서 완전히 다른 접근을 시도한다. 양자역학의 중첩(superposition)과 얽힘(entanglement)을 이용해 하나의 큐비트가 동시에 여러 상태를 가질 수 있게 만든다. 기존 컴퓨터가 미로를 하나씩 탐색하는 방식이라면, 양자컴퓨터는 수많은 길을 동시에 탐색하는 방식에 가깝다.

기존 컴퓨터의 계산량이 선형적으로 증가한다면, 양자컴퓨터는 특정 문제에서 기하급수적인 계산 능력을 보여줄 가능성이 있다. 이 차이는 단순한 속도의 차이가 아니라 문명 수준의 격차를 만든다.

예를 들어 신약 개발 분야를 생각해보자. 현재 제약사들은 새로운 약물 후보를 찾기 위해 막대한 시간과 비용을 투입한다. 분자 구조를 시뮬레이션하는 데만 수개월이 걸린다.

그러나 양자컴퓨터는 분자의 양자 상태 자체를 계산할 수 있기 때문에 기존 슈퍼컴퓨터로 수십 년 걸릴 계산을 단기간에 처리할 가능성이 있다. 이는 암 치료제, 희귀질환 치료제 개발 속도를 혁신적으로 끌어올릴 수 있다는 의미다.

금융산업 역시 마찬가지다. 글로벌 금융시장에는 수많은 변수와 리스크가 존재한다. 현재 AI도 금융 모델링에 활용되지만, 양자컴퓨터는 포트폴리오 최적화와 리스크 분석에서 기존 체계를 압도할 가능성이 있다. 미국 월가가 양자컴퓨터 기업에 큰 관심을 보이는 이유도 여기에 있다.

기후변화 대응 역시 양자기술과 연결된다. 새로운 배터리 소재 개발, 핵융합 시뮬레이션, 탄소 포집 기술 등은 모두 복잡한 분자 계산이 필요하다. 양자컴퓨터는 이러한 산업 난제를 해결하는 ‘산업용 두뇌’가 될 가능성이 있다.

미국 국방부와 정보기관이 양자기술에 집착하는 이유는 더욱 직접적이다. 양자컴퓨터는 기존 암호체계를 무력화할 가능성이 있기 때문이다. 현재 인터넷 금융망과 군사 통신, 국가 인프라 대부분은 RSA나 ECC 같은 공개키 암호체계 위에 구축돼 있다. 그런데 충분히 발전한 양자컴퓨터는 쇼어 알고리즘(Shor’s Algorithm)을 통해 이를 빠르게 해독할 가능성이 있다.

이것은 단순한 보안 문제가 아니다. 국가 안보 자체의 문제다. 만약 어느 국가가 먼저 강력한 양자컴퓨터를 상용화한다면 상대국의 금융망, 군사망, 외교기밀이 모두 위험해질 수 있다. 그래서 미국은 양자컴퓨터뿐 아니라 양자암호통신에도 막대한 자금을 투자하고 있다.

한국 증시에서 드림시큐리티, 케이씨에스, 엑스게이트 같은 보안 관련주들이 양자테마로 묶이는 이유도 바로 이 때문이다. 양자컴퓨터 시대에는 ‘계산 능력’만 중요한 것이 아니라 ‘보안 체계의 재구축’이 필수적이기 때문이다.

미국은 이번 투자에서 IBM에 가장 많은 10억 달러를 배정했다. IBM은 단순한 IT기업이 아니다. 미국 컴퓨팅 역사 그 자체라고 해도 과언이 아니다. IBM은 이미 1000큐비트 이상의 양자 프로세서를 개발하고 있으며, 양자 클라우드 서비스까지 운영 중이다. 양자컴퓨터를 실제 산업과 연결하는 생태계를 가장 먼저 구축하고 있는 기업 가운데 하나다.

구글 역시 초전도 큐비트 분야에서 공격적으로 투자하고 있다. 구글은 2019년 “양자 우월성(Quantum Supremacy)” 달성 선언을 통해 기존 슈퍼컴퓨터가 수천 년 걸릴 계산을 양자컴퓨터로 수분 만에 처리했다고 주장한 바 있다. 비록 논란은 있었지만, 전 세계 기술 패권 경쟁의 방향을 바꿔놓은 사건이었다.

마이크로소프트는 위상 양자컴퓨팅(topological quantum computing)이라는 독특한 방식을 연구 중이다. 이는 오류율을 획기적으로 줄이는 기술로 평가받는다. 양자컴퓨터 최대 난제는 불안정성인데, 마이크로소프트는 이를 구조적으로 해결하려는 접근을 택한 것이다.

인텔 역시 기존 반도체 제조 인프라를 활용한 실리콘 스핀 기반 양자칩 연구에 뛰어들고 있다. 미국이 강력한 이유는 단순히 개별 기업이 뛰어나서가 아니다. 반도체, 클라우드, AI, 국방, 대학 연구소, 자본시장이 모두 연결된 거대한 기술 생태계를 가지고 있기 때문이다.

중국도 양자기술에 사활을 걸고 있다. 중국은 이미 세계 최초 양자통신위성 ‘묵자호’를 발사했으며, 양자암호통신망 구축에서도 빠르게 움직이고 있다. 중국 정부는 국가 주도로 양자 연구소와 대학, 군사 연구기관을 통합적으로 운영한다.

미국이 이번에 양자산업에 직접 투자하는 이유도 여기에 있다. 중국이 반도체 굴기를 시도했던 것처럼, 미래 패권의 핵심 무기가 양자기술이 될 가능성이 높다고 판단한 것이다.

AI와 양자컴퓨터의 결합은 더욱 강력한 변화를 만든다. 현재 AI는 엄청난 전력과 GPU를 필요로 한다. 그러나 양자 AI 시대가 열리면 기존 AI가 해결하지 못했던 복잡한 최적화 문제가 빠르게 처리될 가능성이 있다. 즉 AI가 ‘지능’을 만든다면, 양자컴퓨터는 그 지능의 계산 한계를 무너뜨리는 역할을 하게 되는 셈이다.

한국 역시 이 흐름에서 자유롭지 않다. 삼성전자와 SK하이닉스, DB하이텍 등이 양자반도체 관련 수혜주로 거론되는 이유도 메모리와 반도체 기술력이 양자칩 생산과 연결될 가능성이 있기 때문이다.

특히 한국은 메모리반도체 강국이다. 양자컴퓨터 시대에도 초저온 환경과 고집적 반도체 공정은 매우 중요하다. 따라서 기존 반도체 제조 경쟁력이 양자산업으로 이어질 가능성이 존재한다.

문제는 속도다. 미국과 중국은 이미 국가 차원의 전쟁을 시작했다. 반면 한국은 아직도 양자기술을 일부 연구기관과 대학 중심의 제한적 영역으로 바라보는 경향이 강하다. 하지만 양자컴퓨터는 단순한 연구 테마가 아니다. 차세대 금융, 국방, 통신, 바이오, AI 산업 전체를 뒤흔드는 기반 기술이다.

산업혁명 시대에는 증기기관을 가진 국가가 패권을 잡았다. 정보혁명 시대에는 반도체와 인터넷을 가진 국가가 세계를 주도했다. 양자혁명 시대에는 “연산의 미래”를 선점한 국가가 패권을 쥘 가능성이 높다.

미국이 지금 양자컴퓨터에 천문학적 자금을 투입하는 이유도 여기에 있다. 그들은 단순히 새로운 산업 하나를 육성하려는 것이 아니다. 미래 문명의 운영체계를 선점하려는 것이다.

AI가 인간의 사고를 흉내 내는 기술이었다면, 양자컴퓨터는 인간 문명이 문제를 해결하는 방식 자체를 바꾸려 한다. 지금 미국이 투자하는 것은 단순한 컴퓨터가 아니다. 미래 세계질서의 계산 엔진이다.