[CEO인사이트] 화제의 '양자컴퓨터', 기후변화 해결의 열쇠 될까?

해당 이미지는 GPT 4.0으로 제작된 이미지입니다.

전 세계적으로 기후변화 대응이 주요 이슈로 자리잡은 가운데, 해결 방안 중 하나로 '양자컴퓨터'가 핵심으로 부상하고 있습니다.

그러나 기후 위기를 해결할 게임체인저로 평가받기에는 여전히 기술적 한계와 과제가 남아있다는 평가도 나옵니다.


◇ 양자컴퓨터의 연산 혁신…탄소 배출 저감 기대

기후 분야에서의 양자컴퓨터 활용은 기존 컴퓨터보다 에너지 소비를 획기적으로 줄이고, 탄소 배출 저감 효과를 보일 수 있을 것으로 전망됩니다.

양자컴퓨터는 기존 컴퓨터와 달리 양자역학의 원리를 적용해 여러 복잡한 연산을 동시에 처리할 수 있다는 특징이 있습니다.

양자컴퓨터는 기본 단위인 '큐비트(Qubit, Quantum Bit)'를 통해 0과 1을 동시에 가질 수 있는 '양자 중첩(Quantum Superposition)' 현상을 기반으로 작동합니다.

또한, 여러 개의 큐비트가 서로 연결돼 동시에 연산을 수행하는 '양자 병렬 연산(Quantum Parallelism)' 기능을 통해 기존 컴퓨터보다 훨씬 빠르고 정확한 결과값을 제공합니다.


◇ 기후위기 대응 박차…양자 시뮬레이션 주목

정부도 기후위기 대응 분야에서 양자컴퓨터 기술을 적극 활용한다는 방침입니다.

정부는 지난해 열린 국가과학기술자문회의 전원회의에서 '3대 게임체인저 기술 이니셔티브' 중 하나로 양자기술을 지정했습니다.

이와 관련해 "양자과학기술은 미래 기술 패권을 좌우할 핵심 전략기술 분야"라며 "경제·사회·안보·기후변화 등 다양한 난제 해결에 중추 역할을 할 것"이라고 밝혔습니다.

정부가 가장 주목하고 있는 기술은 '양자 시뮬레이션' 기술입니다.

양자 시뮬레이션은 자연계와 같은 복잡한 시스템 동작을 이해·구현하는 기술로, 효율적이고 빠른 기후 예측을 가능하게 합니다.

양자 시뮬레이션은 방대한 데이터 분석이 필요한 기후 변화 예측 분야에서 새로운 돌파구로 떠오를 전망입니다.

해당 이미지는 GPT 4.0으로 제작된 이미지입니다.

◇ 양자컴퓨터, 기술적·비용적 한계도 존재

현재 수준의 양자컴퓨터는 기술적·비용적 한계 때문에 기후 문제 대응을 위한 완전한 해결책으로 보기에는 어렵다는 지적도 나옵니다.

컴퓨터의 연산을 원활하게 수행하기 위해서는 극저온 상태(약 -273°C)의 환경이 필수적입니다.

냉각 시스템을 가동하기 위해서는 막대한 에너지 소비와 비용이 소모된다고 알려졌습니다.

양자컴퓨터의 '양자 오류(Error)' 문제도 걸림돌입니다.

연산 결과에 오류가 있는 양자 오류 문제가 있을 경우, 많은 수의 큐비트를 추가로 사용해야 하며 이는 또 다시 시스템의 복잡성과 비용을 증가시키는 원인이 될 수 있습니다.

이에 따라 양자컴퓨터가 실제 환경 문제 해결에 효과적으로 적용될 수 있도록 본격적인 연구개발(R&D) 투자 및 정책 추진 등도 과제가 될 전망입니다.


◇ 양자컴퓨터의 지속가능성 확보…경쟁 본격화

지속가능성까지 고려한 양자컴퓨터 기술 개발 경쟁이 앞으로 더욱 치열해질 전망입니다.

실제로 글로벌 빅테크들은 지속가능한 양자컴퓨터 개발에 박차를 가하고 있습니다.

구글과 마이크로소프트는 보다 효율적인 양자컴퓨터 아키텍처 개발을 위해 인공지능(AI)과의 결합을 시도하고 있습니다.

대표적인 양자컴퓨팅 기업인 IBM은 실온에서도 작동 가능한 새로운 양자컴퓨터 기술 개발에 집중하고 있는 것으로 알려졌습니다.

인텔은 실리콘 기반 큐비트(Silicon Spin Qubit) 연구로 냉각 기준과 생산 비용을 모두 낮춘 혁신적인 양자컴퓨터를 만들겠다는 계획입니다.


[ 이기연 연구원 / lee.giyeon@mktv.co.kr ]