[실리콘 디코드] NTT, '광(光) 양자컴' 2030년 100만 큐비트 출격…'양자 패권' 흔든다

NTT(일본전신전화)가 도쿄대발(發) 스타트업인 옵트QC(OptQC)와 손잡고 '광 방식 양자 컴퓨터' 상용화를 위한 전면적인 협력 체제에 돌입했다. 양자 컴퓨터는 현재 국내외에서 성능 경쟁이 격화되는 양상을 보이고 있다. 이러한 상황에서 NTT는 통신 분야에서 60년간 축적한 고유의 광(光) 기술을 옵트QC의 차세대 계산기에 결합하여 계산 능력을 비약적으로 끌어올리는 것을 핵심 목표로 설정했다. 특히 2030년까지 세계 최고 수준인 100만 양자 비트(Qubit)급 기종을 개발하겠다는 구체적인 로드맵을 제시하며, 전 세계적인 양자 패권 경쟁의 분수령을 예고하고 있다.

19일(현지시각) 닛케이에 따르면 NTT의 시마다 아키라(島田明) 사장은 기자회견을 통해 이번 협정의 중요성을 역설하면서 "NTT가 60년에 걸쳐 연구한 기술력이 '광 양자 컴퓨터' 실현을 위한 중요한 요소로 작용하고 있다"고 밝혔다. 양자 컴퓨터의 성능을 가늠하는 핵심 지표인 양자 비트의 수를 기준으로, 2027년까지 1만 개 수준을 달성하고, 2030년에는 압도적인 규모인 100만 개 기종을 선보여 세계 최고 수준에 도달하겠다는 목표를 공개했다. 장기적으로는 무려 1억 양자 비트 달성을 최종 목표로 설정한 상태다. 이러한 목표치는 글로벌 양자 컴퓨터 개발 경쟁의 흐름을 전환시킬 수 있는 대담한 도전으로 평가받는다.


양자 컴퓨터는 계산에 필수적인 양자 상태를 얼마나 안정적으로 구현하고 제어할 수 있는가에 기술의 성패가 달려있다. 현재까지 개발이 가장 앞서 있는 기술은 '초전도 방식'이다. 초전도 방식은 물질의 전기 저항이 완전히 사라지는 초전도 현상을 이용해 양자 비트를 구현한다. 하지만 작동을 위해 극저온 환경을 끊임없이 유지해야 한다는 근본적인 조건이 따른다. 이 때문에 복잡하고 대규모의 냉각 장치가 시스템에 필수적으로 요구된다. 이러한 냉각 장치의 운용은 상당한 소비 전력과 높은 운영 비용을 필연적으로 발생시키며, 시스템의 물리적 대규모화에 있어서도 근본적인 기술적 및 경제적 난제를 야기하는 요인으로 지적된다.

반면, NTT와 옵트QC가 전략적으로 집중하는 '광 방식'은 초전도 방식의 이러한 구조적 한계를 원천적으로 회피하는 대안으로 주목받는다. 광 방식은 실온(常溫)에서 동작하는 것이 가능하기 때문에, 초전도 방식에서 필수적이었던 냉각 장치가 전혀 필요하지 않다. 냉각 시스템의 부재는 소비 전력을 획기적으로 낮출 수 있으며, 운용 비용 역시 대폭 절감되는 결과를 가져온다. 더욱이 광 방식은 시스템의 대규모화가 초전도 방식에 비해 훨씬 용이하다는 기술적 이점을 갖는다. 양자 컴퓨터의 연산 규모 확장에 걸림돌이 되었던 에너지와 물리적 제약이 광 방식에서는 상당 부분 해소되는 것이다.
옵트QC는 광 양자 컴퓨터 연구를 선도하고 있는 도쿄대 대학원 공학계 연구과 후루사와-엔도 연구실의 연구 성과를 기반으로 2024년에 설립된 기업이다. 이들은 광자(光子)를 이용한 양자 계산 기술 분야에서 학계의 주목을 받아왔다. 이들이 보유한 차세대 계산기 기술에 NTT의 광 기술이 결합되면서, 예상되는 시너지 효과는 매우 클 것으로 관측된다. 특히 NTT는 광 신호의 강도나 특성을 정밀하게 제어하는 데 있어 60년간의 노하우를 보유하고 있으며, 이 기술을 활용함으로써 고품질의 광원을 안정적으로 공급할 수 있게 된다. 광 방식 양자 컴퓨터에서 광원의 안정성과 품질은 계산의 정확성과 성능 향상으로 직결되는 결정적인 요소로 작용하는 것이다.


이번 협력 발표에서 가장 핵심적인 부분은 NTT가 제시한 구체적이고 과감한 양자 비트 확장 로드맵이다. 양자 컴퓨터의 연산 능력은 양자 비트 수의 제곱에 비례하여 기하급수적으로 증가하는 특성이 있다. 따라서 100만 양자 비트라는 목표는 현재까지 글로벌 양자 컴퓨터 개발 진영에서 제시된 최고 수준의 성능 목표 중 하나로 간주된다. NTT는 이 목표를 2030년이라는 비교적 짧은 기간 내에 달성하겠다는 확고한 의지를 드러냈다.

세부 로드맵에 의하면, 우선 2027년까지 1만 개의 양자 비트를 갖춘 기종을 개발하여 기술적 검증을 완료하고, 3년 뒤인 2030년에는 100만 양자 비트 시스템을 구현해 세계 최고 수준의 성능을 확보한다. 이는 기술적 성숙도가 높다고 알려진 초전도 방식의 시스템이 가진 대규모화 난제를 광 방식이 돌파하며, 양자 컴퓨터 시장의 새로운 기술 표준을 제시할 수 있다는 자신감의 표현으로 해석된다. 나아가 NTT는 장기적으로 1억 양자 비트의 달성을 염두에 두고 있어, 양자 컴퓨터의 연산 규모를 궁극적인 수준으로 끌어올리려는 전략적 비전을 품고 있다.

옵트QC는 도쿄대 후루사와-엔도 연구실의 연구 결과를 상업화하는 창구 역할을 담당하며, 광 방식 양자 컴퓨터의 핵심 기술 원천을 제공한다. 학계의 선도적인 연구 성과가 NTT의 오랜 통신 인프라 구축 경험에서 비롯된 광 기술 노하우와 융합하는 형태다. NTT가 60년에 걸쳐 통신 분야에서 축적한 광 기술은 빛의 특성을 미세하게 제어하고 안정적으로 활용하는 데 최적화되어 있다. 양자 컴퓨터에서 계산 오류를 최소화하고 성능을 극대화하기 위해서는 안정적이고 고품질의 광원 공급이 필수적이다. NTT가 이 기술적 난제를 해결하는 핵심 요소를 제공함으로써, 옵트QC의 계산기가 가진 이론적 잠재력을 현실적인 운용 성능으로 전환하는 데 결정적인 역할을 맡게 된다.
이러한 전략적 제휴는 단순한 개별 기업의 기술 개발 노력을 넘어, 일본이 차세대 컴퓨팅 기술 분야에서 글로벌 경쟁 우위를 확보하려는 중대한 국가적 전략의 일환으로 읽힌다. 초전도 방식이 주류를 이루는 현재의 양자 컴퓨터 기술 지형에서, NTT와 옵트QC의 광 방식은 저비용, 저전력, 높은 대규모화 가능성이라는 차별화된 경쟁 우위를 바탕으로 기술적 패러다임의 전환을 이끌어낼 잠재력을 갖는다. 특히 상온에서 작동하는 양자 컴퓨터의 실현은 양자 기술의 적용 범위를 산업 전반으로 넓히고, 운영의 접근성을 대폭 개선하는 기술적 진전을 의미한다. NTT가 제시한 1억 양자 비트라는 장기 목표는 광 방식의 확장성에 대한 확고한 기술적 신뢰를 반영한다. 궁극적으로 이번 NTT와 옵트QC의 협력은 양자 컴퓨터 성능 경쟁이 양자 비트 수의 단순한 양적 증대를 넘어, 상온 동작과 저전력 구조를 실현하는 '작동 방식'의 근본적인 전환을 통해 이루어질 것임을 명확히 보여준다. 도쿄대발 연구 성과와 NTT의 통신 기술력이 합쳐진 광 방식 양자 컴퓨터 개발은 2030년까지 전 세계 양자 컴퓨터 기술의 판도를 바꿀 핵심 동력으로 자리매김할 전망이다.


박정한 글로벌이코노믹 기자 park@g-enews.com