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[GAM]'꿈의 기술' 양자 현실로 성큼 ① 2030년 상용화 주도주

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구글 이어 IBM 기술적 돌파구
아마존-MS 새로운 접근법
점차 구체화되는 청사진

이 기사는 8월 14일 오후 3시11분 '해외 주식 투자의 도우미' GAM(Global Asset Management)에 출고된 프리미엄 기사입니다. GAM에서 회원 가입을 하면 9000여 해외 종목의 프리미엄 기사를 보실 수 있습니다.

[서울=뉴스핌] 황숙혜 기자 = 1980년대 개인용 컴퓨터(PC)가 대중화되기 시작했을 때부터 '꿈의 기술'로 통했던 양자 컴퓨팅의 상용화가 성큼 다가왔다.

첨단 물리학과 컴퓨터 과학의 만남인 양자컴퓨팅 경쟁에 결승선이 보이기 시작했다고 영국 파이낸셜타임스(FT)가 보도했다. 빅테크를 주축으로 연이은 기술적 돌파구가 이뤄졌고, 지금까지 실험실을 벗어나지 못했던 기술을 상용 시스템으로 도입할 날이 멀지 않았다는 얘기다.

IBM(IBM)은 지난 6월 이전 설계에서 빠진 핵심 구성 요소들을 채운 양자 컴퓨터의 청사진을 발표하고, 본격적인 상용화의 가능성이 명료해졌다고 밝혔다. 업체의 양자 이니셔티브 책임자인 제이 갬베타는 "양자 컴퓨터는 더 이상 꿈이 아니다"라며 "2030년까지 이를 실현할 것"이라고 말했다.

앞서 구글에 이어 또 한 차례 2030년 양자 컴퓨터 실현 가능성이 제기된 셈이다. 지난해 말 구글은 기술적인 난제들 가운데 한 가지를 해결하고 2030년까지 산업 규모의 양자 컴퓨터 구축이 가능하다고 밝혀 IT 업계와 월가의 시선을 끌었다.

구글의 퀀텀 AI 하드웨어 책임자인 줄리안 켈리는 나머지 모든 엔지니어링과 과학적 과제들이 2030년까지 극복 가능하다고 자신했다.

구글의 양자 컴퓨팅 연구 현장 [사진=업체 제공]

업계 전문가들은 양자 컴퓨터가 산업 규모에 도달하려면 양자 머신의 기본 구성 요소인 큐비트(qubit)가 200개 미만에서 100만개 이상으로 확장돼야 한다고 말한다.

양자 컴퓨터의 상용화를 가장 어렵게 하는 대목은 큐비트의 본질적인 불안정성이다. 유용한 계산을 수행할 수 있는 양자 상태를 단 몇 초의 지극히 작은 단위 시간 동안만 유지할 수 있다는 얘기다.

더 많은 수의 큐비트가 추가될수록 비간섭성, 즉 '노이즈'를 야기한다는 의미로 해석된다. 확장 한계에 대한 극명한 사례가 다름아닌 IBM으로, 실험용 콘도르 칩의 수를 433개로 늘렸을 때 구성 요소들 간에 '크로스 토크(cross talk)'라고 지칭하는 간섭이 발생한 것.

IBM의 양자컴퓨터 냉각 시스템 [사진=업체 제공]

이런 식으로 큐비트 수를 늘려 쌓아 올리면 통제할 수 없는 문제가 발생할 수 있다며 업계에서 우려의 목소리를 냈지만 IBM 측은 콘도르 칩에서 발생한 간섭을 예상했고, 큐비트를 연결하는 새로운 유형의 커플러로 전환해 일정 부분 문제를 해결할 수 있다고 주장했다.

관련 업체들은 오류 정정(error correction)이라는 기법을 통해 시스템이 어느 정도 큐비트의 불안정성을 견딜 수 있다고 말한다. 이는 여러 큐비트 간에 데이터를 복사해 개별 구성 요소가 실패할 때를 대비한 중복성을 만드는 형태로 작동한다.

최근까지는 구글이 유일하게 오류 정정을 수행할 수 있는 양자 칩을 시연했다. 하지만 IT 업체들은 구글에 견줄만한 성과를 내지 못한 상태로 확장 시도를 늦추지 않는 모습이다.

IBM의 경우 대규모 시스템을 운영할 수 있다는 사실을 보여주는 데 목표를 두고 있다고 밝히고, 구글의 오류 정정 접근법이 실제 상용 시스템에서 작동할 것인가에 대해 의문을 제시했다.

구글이 사용하는 이른바 표면 코드(surface code)라는 기법은 각 큐비트를 2차원 격자에서 가장 가까운 이웃들과 연결하는 방식으로 작동하는데, 이는 상당히 많은 수의 큐비트가 함께 작동하는 데 의존하고, 유용한 계산을 수행하려면 100만개 이상의 큐비트에 도달해야 한다.

마이크로소프트는 100만 큐비트 머신을 구축하려는 시도에서 파생되는 다른 엔지니어링 과제가 너무 많다고 판단, 유사한 설계 추진을 포기하기로 결정했다고 밝힌 바 있다.

IBM은 구글보다 90% 적은 큐비트를 필요로 한다고 주장하는 저밀도 패리티 체크 코드(low-density parity-check code)라는 다른 형태의 오류 정정으로 전략을 수정했다. 하지만 이는 더 멀리 떨어진 큐비트들 간의 더 긴 연결에 의존하고, 때문에 오히려 기술적 난제들을 초래해 IBM을 뒤쳐지게 만들었다.

구글 측은 IBM의 기법이 이미 극도로 통제하기 어려운 시스템에 새로운 수준의 복잡성을 추가한다고 지적했지만 IBM은 지난 6월 처음으로 더 긴 연결체를 만드는 데 성공했다고 주장한 것.

가트너의 마크 호바트 애널리스트는 FT와 인터뷰에서 "IBM의 최신 설계에 대해 작동 가능한 대규모 머신을 생산할 가능성을 보여줬다"면서도 "이들의 접근법은 여전히 이론상으로만 존재한다"고 지적했다. 실제로 이 같은 기능을 수행할 칩을 제조할 수 있다는 것을 보여줘야 한다는 얘기다.

칩 설계 이외에도 기업들은 여러 가지 공통된 엔지니어링 과제들과 씨름하고 있다. 초기 양자 시스템 내부에서 발견되는 복잡한 배선을 줄이기 위해 대량의 구성 요소를 단일 칩으로 연결하는 새로운 방법을 찾는 일이 그 중 하나다.

여러 칩을 모듈로 연결하는 일도 풀어야 할 과제다. 또 극저온에서 작동하는 본격적인 시스템을 수용할 훨씬 더 크고 전문화된 냉장고도 필요할 전망이다.

구글과 IBM을 포함해 초전도체를 큐비트로 사용하는 시스템들이 가장 앞서 나가고 있지만 이들의 큐비트는 제어하기 더 어렵고 절대 영도에 가까운 온도에서 작동해야 한다.

포획 이온(trapped ion)과 중성 원자로 등 원자를 큐비트로 사용하는 경쟁 시스템들이나 광자를 사용하는 시스템들의 경우 본질적으로 더 안정적일 것으로 예상된다. 하지만 이들은 큐비트 클러스터들을 더 큰 시스템으로 연결하는 어려움과 느린 컴퓨팅 속도 등 다른 장애물을 만난 상태다.

확장을 시도하는 과정에 발생하는 비용과 기술적 과제들은 어떤 것이 더 실용적인 것인가를 보여줄 전망이다.

포획 이온을 다루는 영국 스타트업 유니버설 퀀텀의 세바스티안 바이트 최고경영자(CEO)는 이 시기 동안 어떤 기술을 지원할 것인가에 대한 정부의 결정이 투자를 끝까지 갈 수 있는 소수의 업체들로 압축시키는 결과를 가져올 것이라고 내다봤다.

미국 펜타곤의 첨단연구기관인 다르파(DARPA)는 승자를 가려내는 데 대한 공식적인 관심을 보여주는 단면에 해당한다. 다르파는 2024년부터 다양한 양자 컴퓨터 개발 기업들을 대상으로 광범위한 연구를 시작했고, 이를 통해 어떤 기업이 가장 빠르게 실용적인 규모에 도달할 것인가를 가려낸다는 계획이다.

최근 다수의 기업들이 더욱 통제 가능할 것이라고 주장하는 큐비트의 급진적인 새 설계들을 선보였다.

여기에는 아마존과 마이크로소프트가 포함된다. 이들 기업은 더욱 신뢰할 수 있는 구성 요소를 만들기 위해 물질의 상태를 정복했다고 주장한다. 이 같은 기술 역시 초기 단계에 해당하지만 이를 지지하는 전문가들은 양자 기술 가운데 앞서 나갈 가능성을 점친다.

수 년간 기존의 기법에 매달리는 기업들과 새로운 설계에 도전하는 기업들의 경쟁이 뜨겁게 달아오른 가운데 양자 컴퓨터 기술의 현실화가 속도를 내고 있다고 업계 전문가들은 말한다.

 

shhwang@newspim.com

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"북한 핵잠수함은 순항핵잠(SSGN)" [서울=뉴스핌] 김종원 선임기자 = 북한 관영 조선중앙통신이 25일 김정은 북한 국무위원장이 8700t급 '핵동력 전략유도탄 잠수함 건조사업'을 현지 지도했다고 보도했다. 북한의 '핵동력 전략유도탄 잠수함'은 핵연료를 추진 동력으로 핵탄두를 장착한 잠수함발사 탄도미사일(SLBM)과 순항미사일(SLCM)을 운용할 수 있는 8700t급 중형 순항유도탄 핵잠(SSGN)으로 분석됐다. 북한은 올해 3월 핵동력 전략유도탄 잠수함 건조가 추진되고 있다고 공개했다. 당시 잠수함 하단부만 공개했지만 이번에는 동체 전체를 전격 공개했다. 건조 중인 핵잠 배수량이 8700t급이라고 처음 언급했다. 김정은 북한 국무위원장이 8700t급 핵잠수함 건조 현장을 지도했다고 북한 관영 매체들이 25일 보도했다. 사진은 방청도료가 칠해진 대형 선체를 살펴보는 김정은과 수행 간부들. [사진=노동신문]  ◆핵연료 장전·원자로 시운전·실출력 운전 남아 홍민 통일연구원 선임연구위원은 북한의 핵잠 건조 단계와 관련해 원자로 등 핵심 장비가 들어간 상태의 외피 결합과 외관 완성으로 평가했다. 홍 선임연구위원은 "핵추진잠수함 건조 단계로 볼 때 원자로 압력용기와 증기발생기, 주터빈 계통, 감속기·주축 라인, 주냉각 펌프 하우징, 미사일 발사관 구조물이 내부에 들어간 상태"라고 말했다. 홍 선임연구위원은 "잠수함 중앙부에 서 있는 김 위원장의 선체 중앙부는 원자로 구획 부분"이라면서 "최고지도자에게 공개했다는 것은 원자로 탑재가 끝난 완전한 선체 실루엣 상태라는 의미"라고 설명했다. 향후 핵연료 장전과 완전한 원자로 시운전, 실출력 운전이 남아 있는 것으로 분석했다. 8700t급과 중형 순항유도탄 핵잠(SSGN), 함교와 발사관 구간이 연동된 설계라고 봤다. 홍 선임연구위원은 "25개의 다축 트롤리에 얹혀 있는 잠수함 공개와 배수량 기준 미국·러시아·중국 등의 통상 1만1000~1만8000t급의 전략핵잠(SSBN)이나 순항핵잠(SSGN) 보다는 작은 사이즈"라면서 "배수량 기준으로는 러시아의 아쿨라급(8000~8500t), 델타급 III·IV(9000~10000t)과 유사하다"고 분석했다. 김정은 북한 국무위원장이 8700t급 핵잠수함 건조 현장을 살펴봤다고 노동신문이 25일 전했다. 사진은 딸 주애와 함께 이야기 하고 있는 모습. 뒤편의 '군자리 혁명 정신'이란 글귀는 6.25 전쟁 당시 탄약과 무기 제조와 보급을 위해 지하 군수공장이 위치한 군자리의 주민들이 결사의 각오로 임했다는 점을 강조하는 선동 구호. [사진=노동신문] ◆SLCM에 소수 SLBM 운용 혼합형 배치 특히 홍 선임연구위원은 "북한이 공개한 잠수함의 특징은 중앙 미사일 발사관 구획과 함교를 구분하지 않고 일체화시킨 설계"이라면서 "함교(지휘·항법·센서·통신 상부구조)와 발사관(VLS) 사이에 독립 격벽을 치고 외관상 매끄럽게 연동된 외형으로 처리했을 가능성이 있다"고 판단했다. 선체골격에서는 러시아 델타급 III·IV, 선체 비율에서는 중국의 진급(Type 094)과 유사한 것으로 분석했다. 중앙부가 두툼해지는 배럴형(bulged) 실루엣으로 발사관을 중앙에 집중 배치하는 델타급의 전형적 특징과 유사하다. 중앙 발사관 높이를 함교와 연동시킨 것은 SLCM 이외에도 소수의 SLBM을 운용하는 혼합형 배치 가능성도 있다고 홍 선임연구위원이 분석했다. 북한의 잠수함 용어 표현과 잠수함 성격으로 봤을 때 순항핵잠(SLCM)용이거나 SLCM 다수와 SLBM 소수의 혼합 플랫폼으로 봤다. 홍 선임연구위원은 "핵동력 전략유도탄 잠수함을 영문판에 'nuclear-powered strategic guided missile submarine'로 표기해 'guided missile'은 통상 순항미사일(SLCM)"이라고 설명했다. 북한 김정은(왼쪽 셋째) 국무위원장이 핵잠수함 건조 현장을 돌아봤다고 노동신문이 25일 전했다. 사진은 노동당 군수공업부장 조춘룡(김정은 오른쪽) 등과 잠수함 설비를 살펴보는 장면. 뒤편으로 '침략자 미제와 대한민국 것들을 쓸어버릴 무기생산에 총권기하자'는 선동 구호가 보인다. [사진=노동신문]  ◆한국 해군 핵잠수함 건조·도입 속도 붙을 듯 홍 선임연구위원은 "일단 핵탄두 SLCM을 탑재하는 SSGN의 성격이라고 볼 수 있다"면서 "다만 소수의 SLBM과 다수의 SLCM 혼합 플랫폼 가능성도 배제하기 어렵다"고 말했다. 핵탄두와 재래식탄두 이중 용도의 전략 순항미사일을 탑재하는 잠수함일 경우에는 저고도 비행으로 요격 회피 가능성이 있어 '제2격' 보복능력이 신장될 것으로 분석됐다. 홍 선임연구위원은 "8700t급 SSGN일 경우 전략순항 미사일 화살-2, 화살-1라-3(대형화 개량형), 불화살-3-3-1 등을 탑재할 수 있고 사거리는 1500~2000km 정도일 것으로 보인다"고 관측했다. 잠수함 함수 부분에 어뢰관 6~7개가 식별돼 핵어뢰 탑재 가능성도 나온다. 현재 미국은 공격핵잠(SSN) 50척과 순항핵잠(SSGN) 4척, 전략핵잠(SSBN) 14척 잠수함 전력으로 전 세계를 상대로 24시간 365일을 중단 없이 전략·전술 작전을 벌이고 있다. 북한이 핵잠 실물 전체를 전격 공개함에 따라 향후 한국의 핵잠 건조와 도입도 속도가 붙을 것으로 보인다. kjw8619@newspim.com 2025-12-25 14:17
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연말 공항은 설렘으로 가득하다 [서울=뉴스핌] 신수용 기자 = #. 스타트업 입사 4년 차인 30대 직장인 A씨는 연말에 아껴둔 휴가를 소진하기로 결심했다. 그동안 여러 프로젝트로 쓰지 못한 연차를 모두 사용하기로 했다. 회사에서도 연차 소진 권고가 내려지면서 징검다리 연휴를 눈치 보지 않고 사용할 수 있는 분위기가 조성됐다. 이에 A씨는 크리스마스 이브인 23일, 24일과 26일 연차를 내고 22일 저녁 일본에 도착해 여정을 시작하는 6박 7일 여행을 다녀오기로 마음먹었다. [서울=뉴스핌] 신수용 기자 = 24일 비행기 출발을 기다리는 이들로 설렘이 가득차 있던 김포공항에는 크리스마스 이브를 맞이해 화요일인 26일 징검다리 연휴에 연차를 낸 이들과, 고국으로 돌아가는 외국인 관광객 등이 공항에 자리했다. 2025.12.24 aaa22@newspim.com 24일 크리스마스를 앞둔 김포공항은 여행객으로 북적였다. 크리스마스 다음날인 26일 금요일 하루를 연차로 내면 최소 3박 4일의 휴가를 즐길 수 있어서다. 내년 1월 1일 신정까지 연차를 내면 최장 11일을 휴가로 사용할 수 있다. 커다란 캐리어를 양손에 쥐고 있는 하루토(가명·23) 씨는 이날 고국인 일본으로 돌아간다. 그는 "한국 여행을 마치고 가족들과 크리스마스와 연말을 함께 보내기 위해 고국인 일본에 가기로 했다"고 설명했다. 이날 출국장에는 외국인들이 화장품 등 다양한 선물을 가득 담은 박스와 커다란 캐리어를 밀며 분주히 오갔다. 출국장에 위치한 체크인 줄에는 커다란 기내용 캐리어를 쥔 사람들로 줄들이 가로세로 빽빽히 차 있었다. 이른 아침 시간에 출발하느라 챙기지 못한 끼니를 벤치에 앉아 간단히 빵과 커피로 때우는 이들도 간간히 보였다. 안양에서 왔다는 30대 커플은 "4박 5일 일정으로 대만으로 갈 예정"이라며 "직장인이라 업무 때문에 더 휴가를 내지 못해 아쉽다. 뒤에 휴가를 더 붙였다면 유럽에 가고싶었다"고 아쉬워했다. 이어 "업무가 쌓여있어도 연차를 아예 날릴 수는 없고 (회사에서도) 소진하라는 분위기여서 다행이었다"라며 "대만에서 맛있는 음식을 많이 먹어보고 싶다"며 기대감을 감추지 못했다. [서울=뉴스핌] 신수용 기자 = 24일 김포공항 출국장 한 켠에 쌓여 있는 캐리어와 수화물들. 2025.12.24 aaa22@newspim.com 이날 공항에서 만난 40대 여성은 서울 서초구 양재에서 공항으로 왔다. 그는 "중국 상하이에서 근무하는 남편을 만나러 간다"며 "중국에서 2주 정도 같이 연말을 보낼 것"이라고 말했다. 해외에서 보내는 장기 휴가가 가능한 이유는 크리스마스인 25일, 내년 신정인 1월 1일이 각각 목요일이기 때문이다. 금요일인 26일(금요일), 29일부터 31일까지, 내년 1월 2일(금요일) 등 총 5일의 연차를 사용하면 최장 11일의 휴가를 즐길 수 있다. 가족끼리 휴가일을 맞춰 같이 해외 휴가를 가는 경우도 있었다. 장승훈(28·건국대 컴퓨터공학과) 씨는 "참여하고 있는 개발자 관련 프로그램에 양해를 구하고 나를 포함해 총 6명이 중국 상하이로 어머니 생일과 가족 기념일을 겸해 가족 여행을 간다"며 "아버지나 삼촌 등 다른 분들도 휴가를 낼 수 있었던 것 같은데 중국을 가본 적이 없어 기대가 된다"고 말했다. 이날 출국하는 여행객들의 목적지는 일본과 중국이 대부분이었다. 고환율과 엔저의 영향으로 여행 경비 부담이 비교적 덜한 일본이나 중국이 인기 관광지로 꼽혔다. 여행 전문 기업 노랑풍선에 따르면 올해 12월 25일부터 내년 1월 4일까지 노랑풍선을 통해 해외 패키지여행을 예약한 고객 수는 전년 동기간 대비 약 10% 증가한 것으로 나타났다. 특히 이중 일본이 30%로 가장 높았고, 중국(20%)이 그 뒤를 이었다. 베트남과 필리핀은 각각 16%, 7%를 차지했다. 노랑풍선 관계자는 "한한령 완화와 단체 비자 발급 확대, 주요 노선의 항공편 증편 등 여행 여건이 개선되면서 중국 여행객이 늘었다"며 "긴 연휴로 장거리 여행을 가는 이들이 생기며 유럽은 8% 수준을 늘었다"고 설명했다. aaa22@newspim.com 2025-12-24 14:41
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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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