[디지털데일리] [IT백과] 양자컴퓨팅 시대 성큼…클라우드 기반 ‘QCaaS’가 뜬다?

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[Ⓒ 챗GPT 생성 이미지]

양자컴퓨팅이 실용화의 문턱을 넘어서고 있다. 특히 최근 클라우드 기반으로 양자 연산 기능을 제공하는 ‘서비스형 양자컴퓨팅(QCaaS, Quantum Computing as a Service)’은 복잡한 연산 처리 수요가 높아지는 산업계에서 고전 컴퓨팅의 한계를 넘는 대안이자, 양자기술 도입의 첫걸음이 되고 있다.

◆QCaaS란 무엇인가…‘필요할 때 빌려 쓰는 양자컴퓨팅’

양자컴퓨팅은 0과 1의 중첩 상태를 갖는 큐비트(qubit)를 기반으로 동작하기 때문에, 특정 연산에서 획기적인 처리 속도를 제공한다. 그러나 큐비트는 극도로 불안정하고 민감한 환경에서만 작동하기 때문에 장비 운용 자체가 큰 부담이다. QCaaS는 이 물리적·기술적 한계를 클라우드 기반 접근성으로 해결하려는 시도다.

QCaaS는 말 그대로 양자컴퓨팅을 ‘서비스(as a Service)’ 형태로 제공하는 방식이다. 고가의 전용 장비나 전문 인력 없이도, 클라우드를 통해 양자 연산 자원을 호출해 쓸 수 있다. 과거 기업들이 자체 서버에서 클라우드 기반 인프라로 전환했던 것처럼, 양자컴퓨팅도 이제 필요할 때마다 ‘빌려 쓰는’ 접근이 가능해졌다는 의미다.

실제로 현재 제공되는 QCaaS는 대부분 NISQ(Noisy Intermediate-Scale Quantum) 기술 기반으로, 아직 오류 보정 기능은 제한적이지만 비선형 최적화나 확률 기반 시뮬레이션 등 특정 분야에서는 고전 컴퓨팅보다 나은 성능을 보인다. 기업 입장에선 리스크를 최소화하면서 새로운 계산 자원을 실험할 수 있는 환경이 마련된 셈이다.

◆산업별 활용 가능성…“단순 연구 넘어 실용화 접점”

QCaaS는 특히 연산 복잡도가 높고 조합 최적화가 핵심 경쟁력인 영역일수록 QCaaS의 도입 효과는 두드러진다. 포트폴리오 구성, 리스크 헤지 전략, 파생상품 가격 책정 등 복잡한 수학 모델과 시뮬레이션에 기반하는 금융 산업이나, 많은 변수와 제한 조건이 얽힌 배송 경로 최적화, 창고 배치, 재고 회전율 관리 등이 필요한 공급망 관리 및 물류 분야가 대표적이다.

제약·바이오 산업에서도 양자 시뮬레이션을 통해 분자 구조 예측과 신약 후보 물질 탐색이 가능하다. 전력망 최적화나 에너지 저장 효율 개선이 필요한 에너지 산업 역시 QCaaS의 적용 가능성이 높은 분야다. 또한 인공지능(AI) 분야에서 양자 머신러닝은 기존 AI 모델보다 더 빠른 학습과 예측이 가능할 것으로 기대되며, 이를 클라우드 기반으로 활용할 수 있다면 AI 개발 생태계 전체의 생산성이 크게 개선될 수 있다.

◆아마존부터 메가존까지…기술 실증 넘어 상업화 본격화

글로벌 빅테크 기업들은 이미 QCaaS를 미래 기술이 아닌 실질적 비즈니스로 받아들이고 있다. 아마존웹서비스(AWS)의 경우 ‘아마존 브라켓(Braket)’이라는 이름의 양자컴퓨팅 클라우드 서비스로 다양한 양자 하드웨어 선택지를 제공하면서 기존 클라우드 인프라와 양자 자원을 유기적으로 연계하고 있다. 마이크로소프트(MS)는 ‘애저 퀀텀(Azure Quantum)’이라는 플랫폼을 통해 양자컴퓨팅 서비스를 제공 중이며, 구글은 자사 양자칩 ‘시카모어’와 ‘윌로우’를 기반으로 기술 우위 실증에 주력하고 있다.

국내에서도 QCaaS 기반 양자 산업의 조짐이 보이고 있다. 메가존클라우드는 미국 양자컴퓨팅 기업 아이온큐(IONQ)와 협력해 아시아 지역에 양자 클라우드 서비스를 제공하겠다고 밝혔다. 이 밖에도 AWS 브라켓과 스위스의 테라 퀀텀 등 글로벌 파트너와의 연계도 확대하고 있다. 메가존은 현재 ‘M-Qloud’라는 양자 클라우드 플랫폼을 운영 중이며, 이를 통해 제조·금융·신약개발 등 분야로 활용도를 넓힐 예정이다.

정부 차원에서도 양자산업을 미래 핵심 인프라로 육성하겠다는 방향을 분명히 하고 있다. 산업통상자원부는 △업종별 1000개 유즈케이스 실증 △주력산업 특화 플랫폼 구축 △산업인력 1만명 양성 등의 실행계획을 구체화했으며, 과학기술정보통신부 역시 양자 클라우드 서비스 실증사업을 타진하고 있다.

한국전자통신연구원(ETRI) 보고서에 따르면, 양자기술 전체 시장 규모(하드웨어·소프트웨어·서비스 시장 모두 포함)는 오는 2040년이면 1060억달러(약 145조원)에 이를 것으로 추산된다. 특히 양자컴퓨터 서비스 분야는 개인 또는 모바일 양자컴퓨팅이 불가능하기 때문에 클라우드 기반 양자컴퓨팅 서비스가 주류를 이룰 것으로 보여 비즈니스 가치가 높다는 게 보고서의 분석이다.