양자컴퓨터는 전통적인 컴퓨터 연산의 한계를 뛰어넘는 혁신적인 기술로 주목받고 있다. 현재는 아직 초기 기술 수준에 머물러 있지만, 주요국들이 이 분야에 전략적 투자를 확대하면서 본격적인 상용화 가능성이 열리고 있다. 앞으로 5년은 이 기술이 실질적으로 산업 현장에 적용되기 시작하는 전환점이 될 수 있으며, 각국은 자국의 기술 역량과 산업 구조에 맞는 방식으로 양자컴퓨팅 전략을 전개하고 있다. 기술 자체의 진보는 물론, 이를 어떻게 응용하고 생태계를 조성해 나가는가에 따라 글로벌 기술 주도권의 향방이 결정될 것으로 보인다.
연산 능력의 새로운 지평
양자컴퓨터의 부상
양자컴퓨터는 큐비트(qubit)를 기반으로 기존 컴퓨터보다 훨씬 높은 연산 처리 능력을 제공하는 차세대 기술이다. 현재는 ‘NISQ(노이즈가 있는 중간 규모 양자 컴퓨터)’ 단계로, 상업적 활용보다는 연구 및 실험 수준에 머물러 있다. 하지만 주요 기술 기업과 연구 기관들이 빠르게 기술 성숙도를 끌어올리면서 가까운 시일 내에 실용적인 활용이 가능할 것으로 전망되고 있다.
세계 각국은 이 기술의 파급력을 인지하고 있으며, 향후 산업 구조를 바꿀 수 있는 잠재력에 주목해 국가 단위의 전략 수립과 투자를 병행하고 있다.
미국
민간 기업을 중심으로 빠르게 진화하는 기술 기반
미국은 IBM, Google, Microsoft 등 세계적인 IT 기업들이 중심이 되어 양자컴퓨터 기술을 선도하고 있다. IBM은 1000큐비트를 넘어서는 프로세서를 이미 개발한 상태이며, 2026년까지 10,000큐비트 구현을 목표로 기술 로드맵을 공개했다. Google은 오류 보정 알고리즘 고도화를 통해 상업적 활용 가능성에 점차 가까워지고 있다.
이러한 흐름은 민간 주도의 빠른 개발 속도와 클라우드 서비스를 기반으로 한 유연한 확산 구조 덕분이다. 앞으로 미국은 산업 적용과 국가 연구기관 협력을 통해 기술 인프라를 더욱 강화할 것으로 예상된다.
중국
정부 주도의 대규모 투자와 기술 자립화 전략
중국은 국가가 직접 기술 개발을 주도하고 있으며, 베이징과 상하이 등 주요 도시에 양자 기술 연구 거점을 구축하고 있다. 중국과학기술대학(USTC)은 광자 기반의 양자컴퓨터 실험에서 의미 있는 성과를 도출하고 있고, 양자 암호통신 분야에서도 선도적인 기술을 확보하고 있다.
이러한 국가 주도 전략은 독자적인 기술 체계 확보와 글로벌 경쟁에서의 자립성을 염두에 둔 것으로, 향후에는 다양한 국가와의 협력도 확대될 가능성이 있다.
유럽
협력적 생태계를 기반으로 기술 표준화 추진
유럽연합은 ‘Quantum Flagship’이라는 장기 프로젝트를 통해 회원국 간 협력 체계를 강화하며 양자 기술을 공동으로 개발하고 있다. 독일, 프랑스, 네덜란드 등이 주도적으로 참여해 알고리즘, 오류 보정, 보안 등 기초 기술 영역에서 두각을 보이고 있다.
특히 유럽은 기술 자체뿐 아니라 산업 연계성과 표준화에 큰 비중을 두고 있어, 글로벌 양자기술의 규범과 기반을 선도하려는 방향성을 보이고 있다.
일본
특정 산업군에 최적화된 응용 중심 전략
일본은 통신, 제조, 금융 등 자국 산업의 특성에 맞춘 양자 기술 개발에 집중하고 있다. 대표적으로 NTT는 디지털과 아날로그 기술을 결합한 하이브리드 양자 시스템을 연구 중이며, 후지쯔는 클라우드 기반 양자 시뮬레이터를 통해 실증에 나서고 있다.
일본은 하드웨어 기술의 정밀성과 기업 간 연동성이 높은 구조를 기반으로, 향후 산업 맞춤형 양자 솔루션을 강화해 나갈 것으로 보인다.
한국
기술 기반을 다지고 융합 생태계 조성 중
한국은 아직 양자컴퓨터 상용화에는 이르지 않았지만, 연구기관을 중심으로 기술 기반을 확대하는 중이다. KIST, ETRI, KAIST 등에서 양자 소자와 센서, 시뮬레이터 관련 기술을 개발하고 있으며, 정부는 ‘양자 2.0 국가전략’을 통해 인력 양성, 장비 국산화, 국제 협력을 병행하고 있다.
민간에서는 삼성전자와 LG전자가 양자 부품과 센서 분야에 집중하고 있으며, 인공지능과의 융합 연구도 활발히 전개되고 있다. 앞으로는 테스트베드 구축과 클라우드 기반 양자 플랫폼 개발이 주요 추진 과제가 될 것으로 보인다.
응용 전략과 생태계 조성
미래 경쟁력의 핵심 변수
양자컴퓨터는 단순한 계산 장비를 넘어, 알고리즘, 보안, 하드웨어, 플랫폼 등 다양한 기술 요소가 유기적으로 연결된 복합 기술이다. 각국은 자국의 강점에 따라 특화된 전략을 펼치고 있으며, 이러한 전략 차이가 앞으로의 기술 주도권 경쟁에 큰 영향을 미칠 것으로 전망된다.
미국은 민간 기술력과 속도를 무기로 삼고 있으며, 중국은 인프라 집중과 자립에 중점을 두고 있다. 유럽은 기초 기술과 표준화, 일본은 산업 특화 모델, 한국은 융합 중심의 생태계 조성에 힘을 싣고 있다.
앞으로의 5년은 단순한 기술 개발 단계를 넘어, 양자컴퓨팅 기술을 실제 산업에 어떻게 적용하고, 이를 기반으로 지속 가능한 생태계를 어떻게 구축하느냐가 핵심이 될 시기이다. 이제는 실험실 수준의 연구를 넘어, 금융, 의료, 물류, 에너지 등 다양한 산업 분야와의 접점을 넓히고 실질적 활용 사례를 만들어내는 것이 국가 간 기술 경쟁력의 중요한 지표가 된다. 또한 이를 뒷받침할 수 있는 인재 양성, 제도적 기반, 민간 협력 구조 마련까지 포함한 종합적 전략이 함께 요구되고 있다.