“양자 기술, 안전하고 풍요로운 삶 만들 것”

[산업일보]
최근 글로벌 양자 기술은 연구 단계를 넘어 실용화 단계에 접어들고 있다. 양자 컴퓨팅에서는 논리큐비트 개발이 본격적으로 시작됐으며, IBM은 2030년경 양자 오류 정정이 가능한 양자컴퓨터를 개발할 계획이다. 양자 통신과 양자 센서 기술에서도 실제 적용 속도가 빨라지고 있다. 이러한 상황 속에서 과학기술정보통신부는 한국의 양자 기술 발전을 견인할 ‘양자과학기술 대표 사업(양자 플래그십 프로젝트)’을 지난해 확정하고 추진 중이다.

한국표준과학연구원(KRISS) 최재혁 양자기술연구소장은 3일 국회 의원회관 제1소회의실에서 더불어민주당 최민희·김현 의원 주최·카이스트(KAIST) 주관으로 개최된 ‘대한민국 QUANTUM LEAP!을 위한 양자포럼’의 발제자로 나서 양자 플래그십 프로젝트의 전략을 소개했다.

최 소장은 “2025년부터 8년 동안 약 6천억 원이 투입되는 대규모 R&D 사업으로, 임무 중심형이기 때문에 기술적 목표가 분명하다”라며 “이를 통해 우리는 선진국 수준의 기술을 보유하고, 상용 기술로까지 개발할 수 있는 역량을 갖추게 될 것”이라고 말했다.

이어진 설명에 따르면, 양자 플래그십 프로젝트는 크게 양자 컴퓨팅·양자 통신·양자 센서 3가지 사업으로 추진된다.

양자 컴퓨팅의 목표는 초전도 및 중성원자 플랫폼 기반의 양자 컴퓨터를 1천 큐비트급으로 확장할 수 있는 고신뢰도 핵심 기술을 개발하는 것이다.

2032년까지 오류 정정이 가능한 300큐비트급 초전도 양자컴퓨터를 개발하고, 중성원자의 경우 40개의 논리큐비트를 구현하는 양자 오류 정정에 도달하는 것이 목표다.

초전도 양자 프로세서(QPU)는 지난해 20큐비트급 양자 컴퓨터를 개발해 클라우드 서비스 시연을 진행했으며, 이를 바탕으로 다층 구조의 QPU를 설계·제작해 양자 오류 정정이 가능한 ‘Distance-7 논리큐비트(물리 100Q급 프로세서)’를 구현하는 것이 1단계 계획이다.

중성원자 분야 과제로는 ‘Yb(이터븀) 기반의 1천 큐비트 중성원자 QPU 플랫폼’을 개발하고 있다. 이를 위해 큐비트 구현에 필요한 원자의 배열 및 측정 제어 기술을 연구 중이다.

양자 통신 사업에서는 양자 메모리(양자 정보 저장·변환) 기반 양자 중계기 개발과, 이를 기반으로 한 ‘3노드(중계기)·100km 전송이 가능한 네트워크 단위의 양자 인터넷’을 구현하고자 한다.

지난해 ‘오류 보정 양자통신’과 ‘장거리 멀티 플랫폼 네트워크를 위한 양자 중계기’ 두 가지 기술 개발이 시작됐다.

양자 센서 사업은 고전적 한계를 극복한 차세대 핵심 기술 개발에 집중한다. 전략 분야는 ▲무(無) 위성 양자 항법 기술 ▲의료·산업 정밀 진단 기술(양자 MRI, 뇌·심장 자기도, 반도체 비파괴 검사 등) ▲양자 얽힘·압착을 이용한 ‘하이젠베르크’ 및 양자 표준 한계 돌파 총 세 가지다.

최재혁 소장은 “무(無) 위성 양자 항법의 경우 양자 자이로·가속도 센서, 양자 중력 센서, 초소형 원자 시계 3가지 개발 과제의 성과로 완성된다”라며 “이 기술이 잠수함에 적용되면 위치 확인을 위해 수면 밖으로 부상하는 시간 간격을 약 300배 확장할 수 있게 될 것”이라고 내다봤다.

그는 “양자 플래그십 프로젝트의 성과들이 모이면 산업·에너지·국방·의료 등 전방위적인 혁신을 가져오게 될 것”이라며 “궁극적으로 국민의 삶을 더 건강하고 안전하며, 풍요롭게 만들 것이라고 기대한다”라고 밝혔다.