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[양자 혁명] '꿈의 기술' 현실로 ① 큐비트의 마법 풀린다

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중첩·간섭·얽힘·비일관성이란
기존 컴퓨팅과 뭐가 다른가
이르면 2035년 본격화

이 기사는 3월 4일 오후 1시51분 '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 = 꿈의 기술로 통하는 양자 컴퓨팅 시대가 이르면 10년 뒤 본격 개막할 전망이다. 빅테크를 중심으로 관련 기술을 선점하려는 경쟁이 뜨겁게 달아오른 가운데 투자자들의 관심도 고조되는 모습이다.

인터넷과 디지털 컴퓨팅이 지난 수 십년간 세상을 크게 바꿔 놓은 데 이어 양자 혁신은 전혀 새로운 차원의 세상을 열어 놓을 것으로 기대를 모은다.

신약 개발부터 지구온난화에 대한 대처까지 빛의 속도로 작동하는 양자 컴퓨팅 기술이 해법을 제시할 것이라는 전망이다. 인공지능(AI) 기술 역시 양자 컴퓨팅과 접목할 때 개발 속도와 폭이 한층 확대될 수 있다고 업계 전문가들은 말한다.

양자는 컴퓨팅 원리에 대한 접근부터 기존의 기술과는 다르다. 기존의 컴퓨터와 스마트폰은 0과 1이라는 두 가지 숫자만 사용한다. 이를 비트(bit)라고 지칭한다. 말하자면, 전기 스위치가 켜져 있거나(1) 꺼져 있는(0) 상태라는 얘기다.

문자나 사진, 동영상 등 현대인이 사용하는 모든 정보는 0과 1의 조합으로 처리, 저장되는데, 컴퓨터가 연산을 할 때 0과 1로 된 정보를 하나씩 차례대로 처리한다. 길게 줄을 서서 한 명씩 차례대로 티켓을 구매하는 것과 같은 형태다.

양자 컴퓨팅의 근간이 되는 큐비트(qubit, 양자를 의미하는 quantum과 bit의 합성어)는 다르다. 기존의 컴퓨터에서 비트가 0 또는 1 중 하나만 될 수 있다면 큐비트는 0과 1을 동시에 가질 수 있다. 이를 중첩(superposition)이라고 한다.

독일 라이프니츠 컴퓨팅 센터의 양자 컴퓨팅 시설 [사진=블룸버그]

과학자들은 비트와 상이한 큐비트의 중첩이라는 원리를 흔히 동전으로 설명한다. 동전을 던져서 앞면이나 뒷면이 나올 때까지 결과를 기다리는 것이 전통적인 컴퓨팅이라면 양자 컴퓨팅은 동전이 바닥에 떨어지지 않고 공중에서 빙글빙글 돌고 있는 상태를 사용한다는 얘기다.

중첩 이외에 얽힘(entanglement)과 비일관성(decoherence), 간섭(interference)이 큐비트의 핵심 원리에 해당한다.

이 같은 원리 때문에 양자 컴퓨팅은 정보를 하나씩 차례대로 처리하는 기존의 컴퓨팅과 달리 여러 가지를 동시에 처리해 낸다.

비트와 큐비트를 설명하는 도식 [자료=블룸버그]

미로를 풀 때 전통적인 컴퓨터가 하나씩 차례대로 길을 택해 출구를 찾는 반면 양자 컴퓨팅은 모든 길을 동시에 탐색할 수 있다.

기존의 컴퓨터는 상대적으로 '직설적'이다. 한정된 데이터 값의 입력으로 작동하고, 알고리즘을 이용해 해답을 제시한다. 이 때 입력값을 암호화 하는 비트는 서로 정보를 공유하지 않는다.

퀀텀 컴퓨팅의 차이는 데이터가 큐비트로 입력되는데 큐비트가 상호 작용한다는 점이다. 이를 통해 다수의 연산을 동시에 처리할 수 있다.

양자 혁신이 완성되면 수 천년 걸리는 연산을 단 몇 초 만에 처리해 낼 수 있다는 주장이 설득력을 얻는 이유다.

빛의 속도만으로도 양자 컴퓨터의 강점이 부각되지만 이것이 전부가 아니다. 기존의 컴퓨터가 한 가지 답을 제시하는 반면 양자 컴퓨터는 해답이 될 수 있는 범주를 제시한다.

이는 모든 사안에 양자 컴퓨터를 도입할 필요는 없다는 의미로 풀이된다. 양자 컴퓨팅 시대가 본격화 되더라도 제한된 영역 안에서 연산이 필요한 경우에 대해서는 전통적인 컴퓨터가 계속 사용될 것이라는 얘기다.

모든 산업은 궁극적으로 최적화에 이르기 위한 솔루션을 찾고, 최적화 상태에 의존하기도 한다. 가령, 택배 업체는 시간과 에너지를 절약하면서 최상의 서비스를 제공하기 위한 노선을 찾아야 하고, 제조 업체들은 특정 형태의 기계를 어디에 도입해야 하는지 고민한다.

전통적인 형태의 컴퓨팅을 이용할 때 기업들은 연산을 하나씩 차례대로 수행하면서 최적화를 찾아내는데 이 과정에 적지 않은 시간과 비용이 발생한다.

반면 큐비트를 앞세운 양자 컴퓨팅 세계에서는 중첩과 얽힘, 간섭, 비일관성 등 핵심 원리로 인해 다수의 연산을 동시에 실행할 수 있기 때문에 최적의 해법을 찾아내는 데 시간과 비용을 크게 절약할 수 있다.

큐비트라는 마법을 풀어내려는 도전은 빅테크를 중심으로 가속화되는 모양새다. 구글과 마이크로소프트(MSFT), 아마존(AMZN), IBM(IBM) 등을 포함한 IT 공룡 업체부터 리게티 컴퓨팅과 아이온큐 등 중소 업체들까지 관련 기술 개발에 공격적으로 뛰어들었다.

업계 전문가들은 양자 기술 개발의 현황에 대해 과거 1950년대 초기 컴퓨터와 흡사한 단계라고 설명한다. 당시 컴퓨터는 방 하나를 모두 차지할 정도로 크지만 작업의 영역은 제한적이었다. 현재 양자 컴퓨팅 역시 영하 273도에 가까운 극저온의 특수 환경에서만 작동하고, 적지 않은 오류가 발생한다.

맥킨지가 IT 업계 경영진과 과학자, 투자자를 대상으로 실시한 조사에서 72%가 양자 컴퓨팅 시대의 본격화 시기를 2035년으로 예상했다. 나머지 28%는 2030년으로 전망했다.

앞으로 10~15년 사이에 전혀 새로운 차원의 컴퓨팅이 금융과 의학, 군사, 환경 등 각 분야에 본격적으로 도입될 것이라는 얘기다.

보다 세부적으로는 5년 이내의 단기 변화와 5~10년 사이의 중기 변화, 10~20년의 장기 변화로 구분할 수 있다고 업계 전문가들은 말한다.

이미 클라우드를 통해 연구자들이 양자 컴퓨팅에 접근하라 수 있고, 제약사를 포함해 일부 업계가 이를 활용하기 시작했다.

이들을 필두로 앞으로 5년 이내에 양자 컴퓨팅을 근간으로 한 단기적인 변화가 가시화될 수 있다는 전망이다.

중기적으로는 금융과 물류, 에너지 분야에서 특정 문제를 해결하는 데 양자 컴퓨팅이 사용될 가능성이 높다고 업계 전문가들은 말한다.

마지막, 10~20년에 걸친 장기적인 측면에서는 보다 강력하고 안정적인 양자 컴퓨팅이 개발돼 광범위한 분야에서 말 그대로 혁신적인 변화가 전개될 것이라고 석학들은 기대한다.

일부에서는 전통적인 형태의 컴퓨팅과 양자 컴퓨팅을 접목해 시너지 효과를 극대화하는 방향으로 미래 IT 기술이 발전할 가능성도 열려 있다고 주장한다.

양자 컴퓨팅 혁신이 기존의 컴퓨터를 모두 대체하거나 퇴출시키지는 않을 것이라는 얘기다. 각 산업이나 업무의 특성에 따라 양자 컴퓨팅의 도입으로 한 단계 도약할 수도 있고, 이메일 확인이나 동영상 시청 등 일상적인 작업의 경우 전통적인 형태의 컴퓨팅이 지속적으로 적용될 것이라는 설명이다.

 

shhwang@newspim.com

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정부·軍, 호르무즈 파병 실무 착수 [서울=뉴스핌] 오동룡 군사방산전문기자 = 정부와 군(軍)이 호르무즈 해협에 해군 군수지원함, P-8A 포세이돈 해상초계기, 폭발물처리(EOD) 전력 등을 파견하는 방안을 놓고 구체적인 실무 준비에 착수한 것으로 알려졌다. 실제 파병이 성사될 경우 2004년 자이툰부대 이라크 파병 이후 22년 만의 미국 요청에 따른 해외 파병이 될 전망이다. 다만 청와대는 "관련된 사안은 결정된 바 없다"며 "최종 결정 단계는 아니다"라는 입장을 밝혔다. 지난해 10월 1일 오전 경기 성남시 서울공항에서 열린 '건군 76주년 국군의 날 기념식'에서 해군 해상초계기(P-8A)가 전투기 호위를 받으며 비행하고 있다. [사진 = 뉴스핌DB] ◆국방부 "호르무즈 파병, 구체적 준비하고 있다"  복수의 군·정부 소식통에 따르면 합참과 해군은 지난달부터 호르무즈 해협 파병에 대비해 투입 전력과 작전 임무, 현지 기항지와 작전기지, 군수지원 계획을 검토해 왔다. 국방부 핵심 관계자는 "해군 전력을 호르무즈 해협에 파병하기 위한 구체적인 준비를 하고 있다"며 파병 후보 전력으로 P-8 포세이돈과 해군 군수지원함, EOD를 거론했다. 군 고위 관계자는 "현지 기항지와 작전기지 문제도 관련 국가와 협의가 이뤄지는 것으로 안다"고 전했다. 정부가 우선 검토하는 것은 전투함이 아닌 '지원 성격'의 자산이다. 해군 최신 군수지원함인 소양함(AOE-II)과 P-8A 해상초계기가 유력한 후보로 거론된다. 소양함은 원양 해역에서 작전 중인 함정에 연료·탄약·식량·부품을 보급하는 전력이다. 해군이 보유한 소양함급은 1척으로 기본 배수량 약 1만1000t급이며 만재 배수량은 약 2만3000t에 이른다. 승조원은 약 140명 규모다. P-8A는 잠수함과 수상함을 탐지·추적하는 해상초계기다. 해군은 2024년 미국에서 6대를 인수했고 지난해 7월 실전 배치를 완료했다. P-8A가 호르무즈 해협에 실제 투입되면 해군 해상초계기의 해당 해역 첫 작전 가능성이 제기된다. 이란 해군과 이란혁명수비대 해군의 고속정·잠수함 위협, 기뢰·수중 위협 가능성이 상존하는 해역이라는 점에서 감시·정찰과 항로 안전 확보 임무가 핵심이 될 것으로 보인다. 해군의 1만1000t급 군수지원함 소양함(AOE-51)이 해상에서 항해하고 있다. 정부는 호르무즈 해협 파병 후보 전력으로 군수지원함과 P-8A 해상초계기, 폭발물처리 전력 등을 검토하는 것으로 알려졌다. [사진=해군] 2026.09.04 gomsi@newspim.com ◆해군 소양함·P-8A 초계기·EOD 전력 150명 안팎 전망  EOD(폭발물처리) 전력도 함께 거론된다. 이는 항만·기항지·함정 주변에서 폭발물이나 기뢰 의심 물체에 대응하는 임무를 맡을 수 있다. 다만 EOD의 구체적 편성과 장비, 임무 범위는 공개되지 않았다. 소양함과 P-8A, 관련 지원 인력을 함께 운용할 경우 파병 규모는 최소 150명 안팎이 필요할 것이란 관측이 나온다. 실제 파병까지는 국내 절차가 남아 있다. 해외 파병은 통상 청와대 국가안전보장회의(NSC) 논의·의결과 국무회의 의결을 거쳐 국회의 동의를 받아야 한다. 이르면 이달 중 국회에 파병 동의안이 제출될 수 있다는 전망도 나온다. 국방부는 "현재 논의 중인 세부 사항에 대해서는 확인해 드릴 수 없다"며 "관련 법령에 따라 절차를 추진하는 과정에서 적절한 시점에 공개할 것"이라고 했다. 이번 검토는 도널드 트럼프 미 대통령이 최근 한국의 대이란 군사 기여 문제를 공개적으로 압박한 뒤 구체화된 것으로 해석된다. 트럼프 대통령은 지난달 한국이 이란 관련 미국의 요청을 거절했다고 여러 차례 언급했고 미국이 주한미군 약 '3만9000명'을 통해 한국을 방어하고 있다는 취지의 발언도 했다. 청와대는 당시 "한반도 대비 태세와 국내법 절차 등 제반 요인을 감안해 실질적·군사적 기여 방안을 미 측과 긴밀히 논의 중"이라고 밝혀 군사적 기여 가능성을 처음 공식 언급했다. '2026 환태평양훈련(RIMPAC)'에 참가한 연합해군 전력이 지난 7월 22일(하와이 현지시각) 하와이 제도 북부에서 해상훈련을 실시하고 있다. [사진=미 해군] 2026.09.04 gomsi@newspim.com ◆전투함보다 군수함·초계기 비전투 자산 먼저 검토 예상  정부는 이란과의 불필요한 군사적 충돌 가능성을 줄이기 위해 전투함보다 군수지원함·초계기 등 비전투 자산을 먼저 내세우는 방안을 검토하는 것으로 보인다. 다만 군수지원함과 초계기가 실제 분쟁 해역에서 작전에 들어가면 단순한 후방 지원 이상의 정치·군사적 부담이 뒤따를 수 있다. 2020년 미국의 호르무즈 해협 파병 요청 당시에 문재인 정부는 국회 동의 없이 아덴만 해역의 청해부대 작전 범위를 일시 확대하는 방식으로 대응한 바 있다. 이번에는 별도 파병안과 국회 동의 절차를 밟을 가능성이 커 정치권과 여론의 찬반 논란이 거셀 것으로 보인다. gomsi@newspim.com 2026-09-04 10:20
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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.
이 내용에 포함된 데이터와 의견은 뉴스핌 AI가 분석한 결과입니다. 정보 제공 목적으로만 작성되었으며, 특정 종목 매매를 권유하지 않습니다. 투자 판단 및 결과에 대한 책임은 투자자 본인에게 있습니다. 주식 투자는 원금 손실 가능성이 있으므로, 투자 전 충분한 조사와 전문가 상담을 권장합니다.
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