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[서울=뉴스핌] 김현영 기자 = 캐나다 토론토에 본사를 둔 자나두 퀀텀 테크놀로지스(NASDAQ·TSX: XNDU)가 올해 3월 27일 기업인수목적회사(SPAC)인 크레인 하버 애퀴지션과의 합병을 통해 나스닥과 토론토증권거래소에 동시 상장하며 세계 최초의 순수 광자(photonic) 양자컴퓨팅 상장 기업으로 공개 자본시장에 이름을 올렸다. 단순한 자금 조달 이벤트를 넘어, 광자 양자컴퓨팅이 실험실 연구 단계에서 본격적인 확장 및 엔지니어링 실행 단계로 진입했음을 알리는 신호탄이었다.

◆ 광자 양자컴퓨팅, 왜 다른가

자나두의 기술적 차별성은 접근 방식의 근본에서 비롯된다. 구글(GOOG)과 IBM(IBM)이 선호하는 초전도 루프 방식은 심우주보다 낮은 온도에 가까운 극저온 환경을 유지하기 위해 거대한 냉각 장치를 필수적으로 요구한다. 반면 자나두는 빛의 입자인 광자를 활용해 정보를 전달하고 처리한다. 이 방식은 상온에서도 연산이 가능하다는 점에서 상용화 측면의 잠재력이 질적으로 다르다.

광자 방식의 강점은 크게 세 축으로 정리된다. 첫째는 운영 환경의 유연성이다. 극저온 설비가 필요 없어 데이터센터 구축과 유지 비용을 획기적으로 낮출 수 있다. 둘째는 확장성이다. 자나두의 확장 전략은 새로운 과학적 돌파구에 의존하는 것이 아니라, 반도체 산업이 수십 년에 걸쳐 검증해온 웨이퍼 생산 주기의 반복, 즉 엔지니어링 문제에 가깝다.

셋째는 네트워크 연결성이다. 광자는 양자 데이터의 장거리 전송에 최적화되어 있어 여러 양자 컴퓨터를 연결하는 양자 네트워크 구축에 구조적 이점을 지닌다. 양자 컴퓨터를 추가 연결할수록 연산 능력이 기하급수적으로 강화되는 특성은 인공지능(AI) 연산 수요와 맞물려 상당한 잠재력을 내포한다. 아울러 광자는 각각 고유한 무작위 양자 상태를 지니기 때문에 본질적으로 도청이 불가능한 양자 암호화에도 이상적인 매체로 평가받는다.

물론 과제도 남아 있다. 광자가 갑작스럽게 소멸하거나 흡수되는 '광자 손실' 현상은 아직 완전히 극복되지 않은 기술적 난제다. 캐나코드 제뉴이티의 킹슬리 크레인 애널리스트는 "자나두가 충분한 오류 허용 임계값에 도달하면 오류 수정이 손실을 따라잡게 되고, 그 시점부터 시스템은 임의로 확장 가능해질 것"이라며 이 임계점 도달 여부가 핵심 관전 포인트라고 강조했다.

◆ 오로라 시스템, 세계 최초의 모듈식 광자 양자 컴퓨터

자나두의 기술 역량을 가장 잘 보여주는 성과는 '오로라(Aurora)' 시스템이다. 창업자이자 최고경영자(CEO)인 크리스티안 위드브룩 박사는 오로라를 "세계 최초의 모듈식·확장 가능·네트워크 기반 광자 양자 컴퓨터"라고 소개했다. 과학 학술지 《네이처(Nature)》에도 소개된 이 시스템은 35개의 광자 칩과 13킬로미터의 광섬유 케이블에 걸쳐 12개의 논리 큐비트를 탑재하고, 상온에서 실시간 오류 수정 디코딩 방식으로 작동한다.

위드브룩 CEO는 "네트워킹 문제는 이미 뒤에 남겨두었다"고 밝히며, 현재 기술 과제의 무게중심이 모듈 연결에서 광자 칩의 성능 개선으로 옮겨졌음을 분명히 했다. 회사 측에 따르면 2025년 한 해 동안 광손실을 전년 대비 60% 줄이는 성과를 거뒀다. 이는 단순한 수치 개선을 넘어, 결함 허용 운용이라는 임계점을 향한 기술적 전진을 의미한다.

◆ 2029~2030년 양자 데이터센터를 향해

지난 14일 자나두는 상장 직후 첫 분기 실적 발표를 통해 장기 기술 로드맵을 공개했다. 단계별 목표는 명확하다.

2026~2027년에는 '큐비트 팩토리(qubit factory)'를 구축한다. 광자 칩의 대량 생산 기반을 마련하는 이 과정은 이후 모든 확장의 토대가 된다. 2028년에는 결함 허용(fault-tolerant) 방식의 실제 운용을 실현하는 것이 목표다. 이 임계점을 넘어서면 오류 수정이 광자 손실을 구조적으로 제압하기 시작하며, 시스템의 확장 가능성이 원칙적으로 무한해진다.

2029~2030년에는 토론토에 대규모 양자 데이터센터를 완성한다. 논리 큐비트 규모는 최대 500개까지 확장하는 것을 목표로 하며, 소요 비용은 약 10억 달러로 추산된다. 이는 IBM 등 업계 선도 기업들이 제시하는 타임라인과 궤를 같이한다.

광손실 저감 경로에 대해 위드브룩 CEO는 2~5개월이 소요되는 반복적인 칩 제작 과정과 파이버-칩 결합(fiber-to-chip coupling) 등 여러 기술 영역의 동시 개선이 관건이라고 설명했다. 자나두는 실리콘 질화물과 리튬 니오베이트 등 다양한 소재를 활용해 복수의 파운드리와 협력 중이다.

◆ 전략적 파트너십...기술 검증과 생태계 구축

자나두의 현재 사업 모델은 매출 극대화보다 전략적 파트너십을 통한 기술 검증과 생태계 구축에 무게를 둔다. 위드브룩 CEO가 "일회성 매출을 쫓기보다 최고의 파트너십을 구축하는 것이 최우선 과제"라고 밝힌 것은 이 방향성의 표명이다.

이번 분기 들어 자나두는 AMD(AMD), 록히드 마틴(LMT), 텔러스(TU), 피델리티 응용기술센터와 신규 파트너십을 체결했다. 이로써 방위, 금융, 통신 분야로 협력 영역이 확장됐으며, 기존의 미쓰비시화학(4188.JP), 롤스로이스(RR.UK), 리버레인, 코닝(GLW), 어플라이드 머티리얼즈(AMAT)와의 협력도 한층 강화됐다.

AMD와의 협업은 가장 구체적인 성과를 내고 있다. AMD는 자나두의 전략적 파트너이자 SPAC 합병 과정에서 사모 투자에 참여한 재무적 이해관계자이기도 하다. 두 회사는 자나두의 소프트웨어 플랫폼 페니레인(PennyLane)과 AMD의 고성능 컴퓨팅 인프라를 결합해 20큐비트·3,500만 게이트 규모의 양자 전산유체역학(CFD) 시뮬레이션을 구현했다. 이 협업은 항공우주 및 엔지니어링 분야에서 기존 CPU 대비 25배의 워크플로우 가속 성능을 입증하는 결과로 이어졌다.

미국 최대 방산 기업 록히드 마틴과는 양자 머신러닝 응용 및 이론 발전을 위한 공동 이니셔티브를 진행 중이다. 이 협력은 자나두 기술의 국방·안보 분야 적용 가능성을 열어두는 동시에 외부 기관에 의한 기술 신뢰성 검증이라는 의미도 지닌다. 미쓰비시화학과는 소재 개발 분야의 양자 시뮬레이션 응용을, 텔러스와는 양자컴퓨팅 인프라 공동 개발을 모색한다. 상장 이전에는 BMW 그룹, 폭스바겐 등 유럽 제조 대기업들과 전기차 배터리 및 제조 공정에서의 양자컴퓨팅 활용 가능성을 탐색하는 협력도 진행했다.

◆ 페니레인, 소프트웨어 해자의 빠른 구축

자나두의 장기 전략에서 오픈소스 양자 소프트웨어 플랫폼 페니레인(PennyLane)은 기술 로드맵만큼이나 핵심적인 축이다. 위드브룩 CEO는 페니레인이 개발자, 연구자, 기업 고객들이 양자컴퓨팅에 접근하고 탐색하며 미래의 결함 허용 하드웨어를 준비하는 데 활용되고 있다고 설명했다. 양자 머신러닝 분야에서는 사실상의 표준 플랫폼으로 자리매김하고 있다.

최근 공개된 수치는 이 플랫폼의 성장세를 잘 보여준다. 월간 활성 이용자 수 3만 5,000명, 월간 다운로드 수 약 20만 건이다. 토론토대학교, 존스홉킨스대학교, 메릴랜드대학교를 포함한 150개 대학과 파트너십을 맺고 있다. 하드웨어 개발이 아직 초기 단계임에도 소프트웨어 생태계가 빠르게 확산되고 있다는 사실은 하드웨어 상용화 시점에 이미 방대한 개발자 커뮤니티가 형성되어 있을 것임을 예고한다.

위드브룩 CEO는 페니레인과 IBM의 큐이스킷(Qiskit)이 양자 소프트웨어 분야의 대표 플랫폼이라고 평가했다. 페니레인이 하드웨어에 크게 구애받지 않는 높은 범용성을 갖춘 반면, 큐이스킷은 기본적으로 IBM의 초전도 큐비트 생태계에 강하게 연결되어 있다는 점이 두 플랫폼의 구조적 차이다.

수익화 전략과 관련해 위드브룩 CEO는 오픈소스 플랫폼의 상업화 옵션을 검토 중이라고 밝혔다. 마이클 트루펙 최고재무책임자(CFO)는 잠재적 미래 수익 모델로 서비스형 양자컴퓨팅(QCaaS), 기업용 페니레인 소프트웨어, 온프레미스 시스템 판매, 광자 서브시스템 지식재산권(IP) 라이선싱, 전략적 파트너십 수익화 등을 제시했다.

▶②편에서 계속됨

kimhyun01@newspim.com