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[양자 혁명] ①미중 기술경쟁 新격전지, 중국 선점 전략 본격화

기사입력 : 2025년03월05일 07:42

최종수정 : 2025년03월05일 07:55

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미중 기술 패권경쟁 2라운드 무대 '양자컴퓨터'
미국과 중국 양강구도, 주도권 확보 본격 대응
중국의 공격적인 정책·자금 지원 현주소 점검

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[서울=뉴스핌] 배상희 기자 = 전세계가 인공지능(AI) 다음으로 주목하고 있는 고성장 혁신기술 영역인 '양자컴퓨터(양자컴퓨팅)'의 거대한 성장 가능성에 전세계 시장의 이목이 쏠리고 있다.

양자 기술을 둘러싼 다양한 산업 영역 중에서도 양자컴퓨터는 핵심적인 고성장 영역으로, 최근 미국의 빅테크(대형 IT기업)들이 잇달아 신모델을 공개하며 본격적으로 시장 선점을 서두르는 모습에서 거대한 성장여력을 가늠할 수 있다.

양자컴퓨팅 산업은 향후 미국과 중국의 치열한 기술패권 전쟁이 치러질 최대 격전지가 될 전망이다. AI 영역에서 글로벌 선두를 달려온 미국을 몇 년 새 무서운 속도로 따라잡은 중국은 양자컴퓨팅 산업에서도 미국과의 격차를 빠르게 좁혀가고 있다. 그 배후에는 중국 당국의 적극적인 정책지원과 아낌없는 자금 투자 행보가 자리잡고 있다.

금주 중국 최대 연례 정치 행사인 양회(兩會, 전국인민대표대회 및 전국인민정치협상회의)에서 '기술혁신'은 2025년 정책 과제로 다시금 강조될 전망이다. 올해부터 더욱 치열해질 글로벌 양자컴퓨터 산업 경쟁국면에서 주도권을 잡기 위해 중국이 어떻게 대비를 하고 있으며, 중국 기업의 기술경쟁력이 어느 정도 수준까지 진화했는지를 점검해보고자 한다.

[사진 = 본원양자 공식 홈페이지] 2024년 1월 6일 본원양자(本源量子 ·Origin Quantum)는 차세대 초전도 양자컴퓨터 본원오공(本源悟空)을 공개했다.

◆ '양자컴퓨터 상용화' 관건이 될 '2가지'

양자컴퓨터는 '중첩'과 '얽힘'이라는 양자 역학의 원리를 이용해 개발한 컴퓨터다.

AI 슈퍼컴퓨터의 등장으로 방대한 양의 데이터 처리가 가능해지긴 했으나, AI 기술 응용이 가속화되면서 기존 컴퓨터의 성능적 한계가 드러나고 있다. 이 때문에 슈퍼컴퓨터도 접근하기 어려운 고차원적 연산과 복잡한 최적화 문제 해결에 있어 강점을 지니는 양자컴퓨터와의 호환 필요성은 나날이 커지고 있다.

현재 우리가 사용하는 컴퓨터들은 0 또는 1 중 하나의 값만 가질 수 있는 비트(Bit)라는 최소 정보 단위에 기반해 연산을 처리해 왔다. 반면, 양자컴퓨터는 0과 1 값을 동시에 가질 수 있는 큐비트(Qubit)를 기본 정보 단위로 사용한다.

기존 컴퓨터의 경우 비트를 저장하고 처리하는 트랜지스터(Transistor, 컴퓨터의 기본 연산 장치로 전자 신호를 증폭하거나 스위칭하는 역할을 함)를 통해 0(꺼짐)과 1(켜짐)의 두 가지 옵션 사이를 반복적으로 변환해가며 순차적으로 문제를 해결한다. 반면, 큐비트는 0과 1이 중첩된 상태로서 연산 요청이 들어오면 여러 문제를 동시에 처리하는 것이 가능하다. 그만큼 큐비트를 통해 처리하는 양자컴퓨팅 기술의 연산 처리 속도가 빠르고 효율적이라고 말할 수 있으며, 큐비트 수가 높을수록 성능이 더욱 뛰어나다.

다만, 양자컴퓨팅 기술은 아직까지는 연구개발 단계로 일상생활에 통합되기까지는 여전히 넘어서야 할 많은 과제가 남아있다.

양자컴퓨터의 최소 정보 단위인 큐비트는 매우 불안정한 특성을 지니고 있어 완벽히 통제된 환경 구현이 필수적이다. 이에 양자컴퓨터의 성능을 극대화하기 위해서는 양자 상태의 큐비트를 정밀하게 제어할 수 있는 양자오류정정(Quantum Error Correction, QEC) 등의 기술이 반드시 필요하다.

[사진 = 바이두] 지난해 4월 25일 '중국과학원(CAS) 양자정보·양자과학기술혁신연구원(QuantumCAS)'은 504큐비트로 구성된 초전도 양자 컴퓨팅 칩 '샤오훙(骁鸿)'을 공개했다.

양자컴퓨터 기술은 큐비트 구현 방식에 따라 크게 △초전도 △이온트랩 △광자 △중성원자 반도체로 분류된다.

현재 상용화 가능성이 가장 높은 기술은 초전도와 이온트랩이다. 미국의 IBM, 구글 등을 비롯해 중국 대표 양자컴퓨팅 벤처기업 본원양자(本源量子·Origin Quantum)도 해당 기술을 채택해 양자컴퓨터를 개발 중이다.

초전도 양자컴퓨터는 물질의 전기 저항이 0이 되는 초전도 현상을 이용해 큐비트를 양자 상태로 만든다. 초전도 현상을 구현하기 위해 전자가 저항 없이 이동할 수 있는 극저온 환경을 조성해야 하는 만큼, 냉각설비 개발과 운용에 엄청난 비용이 소요되는 단점이 있다. 반면, 기존 반도체 공정으로도 제작이 가능하고 큐비트 수를 높이기에도 용이하다는 장점이 있다.

이온트랩 양자컴퓨터는 전기장을 이용해 이온을 포획하고 레이저로 상태를 조작해 양자 큐비트를 생성한다. 큐비트 제어가 용이하고 높은 정밀도로 오류를 낮출 수 있다는 장점이 있다. 다만, 큐비트 수를 늘리는데 있어서는 한계가 있다.

다만, 두 기술 모두 엄청난 개발 및 운용 비용을 수반한다는 점에서 한계성이 드러난다. 양자컴퓨터의 성능을 높이려면 큐비트를 늘려야 하는데 그만큼 비용이 높아질 수밖에 없는 것.

결론적으로 양자컴퓨터 상용화 시대의 도래 시기가 어느 정도 앞당겨질 수 있을 지는 양자 상태를 구현할 수 있는 물리적 시스템, 양자 정밀 제어 기술 등의 발전 속도가 관건이 될 전망이다. 이는 해당 분야에서 기술적 돌파구를 찾는 것은 양자컴퓨터 시장 주도권 확보의 열쇠가 될 수 있다는 뜻으로도 해석해볼 수 있다.  

<[양자 혁명] ②미중 기술경쟁 新격전지, 중국 선점 전략 본격화>로 이어짐. 

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pxx17@newspim.com

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[변상문의 화랑담배] 제2회 광복군 변상문의 '화랑담배'는 6·25전쟁 이야기이다. 6·25전쟁 때 희생된 모든 분에게 감사드리고, 그 위대한 희생을 기리기 위해 제목을 '화랑담배'로 정했다.  1940년 9월 17일 중국 중경 가릉호텔에서 성대한 행사가 열렸다. 대한민국 임시정부 광복군 창설식이었다. 미국 한인 동포들이 보내온 돈 4만원으로 조직한 군대였다. 지금 돈으로 환산하면 20억 원 정도 된다. 총사령관 이청천 장군, 참모장 이범석 장군, 제1지대장 이준식, 제2지대장 고운기, 제3지대장 김학규, 제5지대장에 나월환을 임명했다. 지대장은 지금의 사단장에 해당한다. 모두 봉오동 전투, 청산리 전투를 비롯하여 남북 만주에서 전개된 항일무장투쟁에 직접 참여하여 활동한 독립군 출신이었다. 한국광복군 훈련반 제1기 졸업사진. [사진= 독립기념관] 임시정부 주석 김구는 포고문을 통해 "국내외 동포들에게 알립니다. 1940년 9월 17일부로 대한민국 광복군을 창설하였습니다. 광복군은 1907년 8월 1일 일제가 대한제국 군대를 해산한 날이 바로 광복군 창설일임을 선언합니다. 광복군은 구 한국군의 후신으로 33년간에 걸친 의병과 독립군의 항일무장투쟁을 계승한 전통 무장 조직입니다"라고 했다. 대한제국 국군-의병-독립군의 군맥(軍脈)과 군혼(軍魂)을 분명하게 잇고 있음을 천명한 것이다. 부대 편성은 소대, 중대, 대대, 연대, 여단, 사단 6단으로 편성하였다. 총 3개 사단을 조직할 계획이었다. 그러나 인원이 적은 상황에서 우선 지대를 만들고, 각 지대를 구대와 분대로 연계한 전투부대를 구성했다. 임시정부에서 1940년 9월 19일 중국 국민당 정부에 통보한 '한국광복군 총사령부 직원 명단'에 의하면, 부대 규모가 총사령부와 4개 단위부대, 여기에다 조선혁명군 부대까지 포함하여 5000여 명이었다. 임시정부에서는 1941년 12월 연합국의 일원으로 일본에 선전포고했다. 1942년에는 미국 측에 "미국이 제주도를 해방 시켜 주면, 중경에 있는 임시정부를 제주도로 옮긴 후, 광복군이 미군과 함께 한반도 상륙작전을 전개하겠다."라고 제안하였다. 이 제안은 실제로 미국 OSS 부대(지금의 CIA)와 1945년 4월부터 8월까지 강도 높은 국내 진공 작전을 준비했다. 주요 훈련은 3개월 기간에 고공낙하, 암살법(권총에 특수장치를 하여 소리 없이 암살하는 방법), 통신(암호의 작성 및 해독법, 무전기 조작 및 수리), 교란 행동, 정보수집, 폭파 등 이었다. 일과는 07:00∼12:00 오전 훈련, 13:00∼18:00 오후 훈련, 19:00∼22:00 야간 훈련이었다. 주요 임무는 대한민국으로 낙하산과 잠수함으로 침투하여 미 공군 공습에 필요한 지형 등의 정보를 제공하고 일본군 군사시설 탐지 및 파괴 지하 유격대를 조직하여 연합군 상륙작전 시 제2선에서 연결하는 작전이었다. 마침내 1945년 8월 7일 모든 훈련을 마치고 국내진공작전 출정식을 개최했다. 개시일은 8월 10일이었다. 출정식 때 장준하 경기도 공작 반장은 "나는 조국광복을 위해 죽음을 선택했습니다. 내가 나의 죽음을 지불하면, 내 능력껏 그 대가가 조국을 위해서 결제될 것입니다. 나의 각오는 한 장의 정수표입니다. 발생인은 장준하, 결제인은 조국입니다"라는 유서까지 작성했다. / 변상문 국방국악문화진흥회 이사장 2025-09-08 08:00
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긍정 영향 종목

  • Lockheed Martin Corp. Industrials
    우크라이나 안보 지원 강화 기대감으로 방산 수요 증가 직접적. 미·러 긴장 완화 불확실성 속에서도 방위산업 매출 안정성 강화 예상됨.

부정 영향 종목

  • Caterpillar Inc. Industrials
    우크라이나 전쟁 장기화 시 건설 및 중장비 수요 불확실성 직접적. 글로벌 인프라 투자 지연으로 매출 성장 둔화 가능성 있음.
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