양자컴퓨팅의 연구개발은 기초물리의 이론실증 단계를 마치고 산업계의 구체적 과제를 푸는 상용전개의 로드맵으로 꾸준히 걸음을 추진하고 있습니다. ‘언제 실용화되는지’라는 추상적인 질문에서 ‘어떤 계산 작업으로 기존 슈퍼컴퓨터를 능가하는 양자 우위성을 확립할 수 있을까’라는 실리적인 이정표로 산업계의 관심이 이동한 것이 최근의 큰 변화입니다.
1단계: 에러 억제(NISQ) 기술에 의한 재료 개발·창약 시뮬레이션
현재 진행형으로 진행하는 첫 번째 단계는 노이즈를 포함한 중규모 양자 디바이스(NISQ)와 고전 슈퍼컴퓨터를 결합한 하이브리드 알고리즘의 활용입니다. 하드웨어 자체의 에러 정정이 미성숙한 제약을 보완하기 위해 에러 완화 알고리즘이 급속히 진화하고 있습니다. 신재료 개발이나 전지 재료의 분자 구조 계산, 창약 후보 화합물의 전자 상태 시뮬레이션에 있어서, 종래의 근사 계산에서는 도달할 수 없었던 정밀도로의 예측이 가능해지고 있습니다. 선도적 인 화학 제조업체 및 제약 회사는 이미 클라우드를 통해 양자 프로세서에 액세스했으며 특정 화학 반응 경로를 분석하여 선행 실험을 거듭했습니다.
2단계: 논리 양자 비트(FTQC) 실현을 위한 주요 플레이어의 진행
실용화의 결정적인 분기점이 되는 것은, 에러 내성형 범용 양자 컴퓨터(FTQC)에의 도달입니다. 물리 양자 비트를 다수 번들어 하나의 가상적인 “논리 양자 비트"를 구성하고, 계산중의 에러를 자동 수정하는 기술 개발이 각국의 톱 플레이어에 의해 가속되고 있습니다. 초전도 방식이나 이온 트랩 방식, 냉각 중성 원자 방식이 경쟁하는 가운데 수십 개의 논리 양자 비트를 이용한 고정밀 연산이 실험실 수준에서 성공을 거두었습니다. 수천 논리 양자 비트 규모의 시스템이 등장하면 금융 리스크 모델링과 물류의 전역적 최적화로 압도적인 브레이크 스루가 기대된다.
암호화 마이그레이션 (PQC)을 고려한 기존 인프라 제공
양자 컴퓨터가 발전함에 따라 현대의 암호화 시스템이 미래에 해독 될 위험에 대비하는 것도 시급합니다. NIST(미국 국립표준기술연구소)에 의한 내양자 계산기 암호(PQC)의 표준화를 받아 통신 및 금융 네트워크의 암호화 이행 프로젝트가 본격화되고 있습니다. 자사의 중요 데이터를 지키는 「암호의 유연한 전환 능력」의 확보가 지금 요구되고 있습니다.