① 양자정보기술의 개념과 정의

□ (개념) 양자정보기술은 양자역학적 현상을 이용하여 정보를 전송 및 연산을 수행하는 미래 기술이며, 현재의 디지털정보처리 기술과는 완전히 다른 새로운 패러다임의 기술임

○ “양자(quantum)”는 더 이상 쪼갤 수 없는 물리량의 단위를 의미하며, 여러 양자 중 빛의 성질을 이용하는 광자(Photon)에 일정한 신호 처리를 하면 정보를 가질 수 있게 됨

  ※ 양자정보를 다루는 기본 단위는 큐비트(qubit)이라고 불리며, 현재 정보처리의 단위인 비트(bit)에 대비하여 양자비트(quantum bit)를 줄여 표현하는 용어임

□ 양자정보기술을 세분화할 경우 양자통신, 양자컴퓨터, 양자시뮬레이터, 양자센서 등 네 분야로 구분

○ (양자통신) 양자상태를 관찰하는 경우 정보가 붕괴해버리는 특성을 이용하여, 정보를 전달하는 과정에서 도청 등이 발생하는 것을 원천적으로 차단할 수 있는 통신 채널의 보안성을 이용하는 보안통신임

○ (양자컴퓨터) 0과 1을 이용하는 디지털 연산과 달리 양자상태의 중첩과 얽힘을 이용하여 특정 알고리즘을 수행하는 경우 기존 컴퓨터보다 월등히 빠른 연산이 가능

○ (양자시뮬레이터) 일반적 알고리즘을 모두 수행할 수 있는 범용 양자컴퓨터를 의미하지만, 특정한 문제를 풀기 위해 하드웨어를 제한적으로 꾸민 양자계산기도 존재하는데, 이를 양자시뮬레이터라 지칭

○ (양자센서) ① 양자역학적 현상을 이용하여 기존의 센서보다 월등히 앞선 정밀도와 감도를 가지는 센서를 의미하거나, ② 양자정보기술을 위해 양자역학적 상태를 관찰하거나 측정 제어할 때 활용되는 극한 수준의 정밀센서 등을 의미

□ 양자정보기술 혹은 넓은 의미의 양자기술은 양자역학적 현상의 결과로 일어나는 대부분의 반도체 기술, 신소재 기술, 정밀계측 기술 등을 모두 포함할 수 있음

○ 현재 전 세계적으로 관심을 끌고 있는 양자기술은 양자역학적 상태를 직접 제어하고 활용하여 정보를 처리하거나 성능을 비약적으로 향상시키는 일에 국한하여 초점을 맞추고 있으며, 양자정보기술과 거의 일치

② 양자정보기술의 등장

□ 현재의 디지털 정보통신기술을 보완하고 파괴적 혁신의 미래 대안기술로 양자정보기술(Quantum Information Technology)이 대두

○ 디지털 기술은 지속적으로 발전해 왔으나, 모든 정보처리 문제를 완벽하게 해결할 수는 없으므로, 1980년대 초반부터 보완적 성격의 양자정보기술이 등장

○ 양자정보기술의 기술적 우위가 뚜렷해지고, 다양한 알고리즘이 개발되면서 양자정보기술의 본격적 연구개발이 급격히 확산

 - 현재 보편적으로 쓰이는 암호체계를 깨고 무력화시킬 수 있는 양자컴퓨터 기술 및 통신 채널의 절대적 보안성을 확보할 수 있는 양자통신기술 개념 정립

○ 양자센서에 의한 초정밀 측정 등은 국방 및 우주 기술에의 응용 가능성도 매우 크기 때문에 국가 차원에서도 전략 기술로 간주

□ 매년 발표되는 가트너의 하이프 사이클에도 양자컴퓨터 기술의 상용화에 10년 이상 걸릴 것으로 평가하고 있으나, 현재 기술 개발의 속도를 볼 때 예상보다 빨리 진행될 예정

< 2017년 가트너 하이프 사이클 예측 >

□ 최근 세계 각국에서 정부 주도의 대규모 양자통신기술 분야 연구개발이 진행되면서 경쟁이 더 심화되고 있음

○ 양자통신의 경우 ‘00년대 초반부터 이미 작은 스타트업들이 생겨나기 시작하였으며, 특히 단일광자 검출기 부분의 최근 비약적 발전이 이루어지면서 양자통신의 본격적인 상용화 움직임이 진행 중

○ 본 이슈분석에서는 양자정보기술개발의 최신 동향을 살펴보고, 우리나라 향후 도전과제 및 시사점을 도출하고자 함

③ 주요국 양자정보기술 지원정책 현황

□ (미국) 세계적으로 압도적 규모의 양자정보기술 연구개발을 진행하고 있으며, 특히 양자컴퓨터 연구개발을 중점 추진 중

○ ‘08년 ‘국가양자정보과학비전‘을 수립하고 정보기관 주도로 대규모 정부 연구개발을 추진하면서 양자컴퓨터 분야의 급격한 기술 개발이 이루어졌으며, ‘15년을 기점으로 거대 기업 참여 및 스타트업을 통해 기술 개발 속도가 가속화

○ ‘16년 7월 백악관의 OSTP에서는 “Advancing Quantum Information Science: National Challenges and Opportunities”라는 보고서를 발표

○ 양자정보과학은 연구 범위의 한계, 인력 교육 훈련, 기술 지식이전, 소재 개발, 예산지원 분야에서 문제점 도출 

 - 현존하는 기관 내에서만 수행되고 있어 다양한 연구진 간의 협력·교류 미흡

 - 기존 학과나 전공에 얽매인 교육은 부적절하며, 기초과학에서 응용부문까지 풍부한 지식을 보유한 인재 요구

 - 표준화 미비, 지식재산권 등록 및 관리의 어려움, 인력 수급 불일치 등으로 민간 기업으로의 기술이전 미흡

 - 양자 특성을 적용하고 시험할 소재 개발이 늦어, 관련 연구 진행이 지연

 - 연구 예산의 불안정성으로 급작스러운 지원 중단 사태 발생 

○ 대응방안으로 안정적이고 지속적인 핵심 연구 프로그램 추진, 명확한 목표에 대한 전략적 투자, 연방 투자의 철저한 평가 및 빠른 사업화를 제시

 - 지속적인 핵심 프로그램을 통해 연구자가 안정적으로 연구를 추진하게 하고, 학생들에게 양자기술 미래 가능성에 대한 확신을 주는 동시에, 실험실 시제품을 사업화하기 위한 기반 마련

 - 기한 내 목표 달성을 위한 지원 메커니즘으로 신속하게 변화하는 기술적 환경에 신속하게 적응할 수 있도록 해야 하며 양자정보 기술 투자 전략에 대한 지속적인 개선이 필요

 - 펀딩 프로그램에 대해 철저하게 모니터링을 하게 하여 전략적 분야에서 선두적 위치를 유지할 수 있도록 함

○ 이를 기반으로 정부는 국방부(DOD) 등 주요 연방기관 주도로 관련 연구 지원 강화

 
< 연방기관 정책 방향 >

○ ‘17년 10월 국회와 미국우주과학기술 위원회는 양자기술에 대한 미국 리더십 확보 및 유지에 관한 청문회를 개최하고 보고서를 공개

< 2017년 10월 24일 미국 국회에서 양자 기술에 대한 청문회 > 

 - National Quantum Initiative(NQI) 내용 중  양자컴퓨터/시뮬레이터, 양자통신 네트워크, 양자센서 등 각 분야의 양자기술개발 주목 

 - 대학과 산업계의 격차를 좁혀 미국의 양자기술 전문 인력을 확보하고 양자기술 기초연구를 가속화

 - 재정 배분은 ① 특정 양자시스템에 특화된 3~6개 정도의 중점 양자연구 랩을 지정 운영(65%), ② 양자기술 기초연구 및 연구 네트워크 운영(25%),

   ③ 현재 존재하는 양자컴퓨터(IBM 등)에 대한 접근을 지원하여 저변 확대(10%) 등 3가지 카테고리로 잠정 계획 중

□ (EU) Quantum Flagship 프로그램을 통해서 ‘18년부터 10년간 10억 유로 규모의 양자기술 개발 프로그램 착수

○ ‘06년 Quantum Europe 프로젝트 착수, 연간 525억 원의 투자 계획 수립

○ ‘08년 양자 암호 개발을 위해 유럽 각국이 공동으로 참여한 ‘SECOQC(Secure Communivation based on Quantum Cryptography)’ 프로젝트 시작

○ ‘16년 EU의 양자기술의 방향에 대하여 산업계, 학계, 정부가 모두 참여한 보고서 “Quantum Manifesto(양자정보통신 성명서)”를 발표

 
 - 양자통신, 양자시뮬레이터, 양자센서, 양자컴퓨터의 4개 분야로 나누어 단계별 중장기 R&D 목표 설정

< EU의 양자기술 로드맵(Quantum Manifesto) >

 - ‘Quantum Europe: Quantum Flagship’ 컨퍼런스에서 1조 2,000억 원 규모의 구체적 투자계획 방안을 공개

○ QuantERA 프로그램은 EU 소속 26개국 32개 연구기관이 공동으로 지원하며, 현재 폴란드에서 유치하여 양자기술 중장기 로드맵 수립 및 관련 연구기관에 R&D 자금 배분

□ (영국) UK Quantum Technology Programme을 통해서 4개 Quantum Hub를 중심으로 전 분야에 걸쳐 양자기술을 개발

○ ‘14년 “The UK National Quantum Technologies Programme”을 시작하여 양자과학기술연구의 대형 프로젝트로 5년간 총액 2억 7천만 파운드 정부 투자 이니셔티브 추진 중

 - 이 중 “UK National Network of Quantum Technology Hub”를 시작하여 4개 대학이 허브가 되어 영국내 17개 대학과 132개 기업을 연결하는 네트워크 구축

 
< 영국의 UK Quantum Technology 프로그램과 4개의 Quantum Hub >


 

○ 영국 양자기술 프로그램의 4개 허브는 역할별로 다음과 같음

 - Quantum Sensor and Metrology(버밍엄대학 중심), 양자센서 및 정밀측정 기술 개발

 - QuantIC(글래스고우 대학 중심), 양자기술을 이용한 이미징 기술 개발

 - NQIT(옥스퍼드 대학 중심), 양자컴퓨터 기술 개발

 - Quantum Communications Hub(요크 대학 중심), 양자통신 기술 개발

○ 1단계는 ‘15년부터 5년간 약 2억 7천만 파운드 규모로 진행되었고 현재 2단계 연구개발 사업을 기획 중

○ ‘15년 2월 Innovate UK와 EPSRC(공학·물리과학연구회의)는 “National Strategy for Quantum Technology”를 공표

 
 - 이 중 양자기술 에코시스템 성장을 가속화하기 위해 대학, 산업계 등을 지원하는 10개년 사업 투자 방향 및 영국 대학이 보유한 최신 설비를 기업이 이용할 수 있게 하는 방안 등 8대 제안이 포함 

□ (중국) 국가적 차원에서 양자정보기술의 개발에 대규모 투자를 진행 중

○ ‘06년 “국가중장기과학기술발전계획 요강(2006～2020)”에서 미래 지속가능한 이노베이션과 경제사회발전을 위한 4대 중대 기초과학연구로 양자제어를 포함

○ ‘12년 “양자제어연구 국가중대과학기술 프로그램 12·5 전문규획” 제정

 - 양자 및 나노기술에 5년간 2,900억 원 투자계획 세우고, ICT 및 국방에서 미국을 능가할 수 있는 분야로 지정하고 국가역량을 집중

○ ‘16년 “13차 5개년 국가과학기술규획(2016∼2020)”에 양자통신을 포함시켜 육성

 - 양자통신을 우주선, 스마트제조와 로봇, 심우주·심해 탐사, 첨단신소재, 뇌과학, 정밀의료 등 분야와 함께 국가전략으로 격상시켜 중대과기프로젝트 추진

 - 2030년까지 국가전략을 구현하는 6대 중대과기프로젝트에 양자통신과 양자컴퓨터 포함

 - 도시·지역 간, 자유공간 양자통신 기술개발, 통용 양자계산 프로토타입 및 상용화 양자 아날로그머신 제작

  ※ ‘17년 북경-상해 2,000km에 달하는 양자통신 시험망을 구축하고 세계 최초로 양자암호통신 위성 ’묵자호‘를 쏘아올리는 데 성공

 
○ ‘17년 세계 최대의 양자연구소 구축을 위해 760억 위안(약 13조원) 규모의 국립 양자 정보과학 연구소를 안휘성 허페이에 설립 추진할 것을 발표하고 현재 추진 중

 - 중국은 오스트리아와 공동으로 대륙 간 양자 암호 키 분배 시도

< 국립양자정보과학연구소(좌) 조감도 및 중국-오스트리아 간 위성양자통신 시연 모습(우)>

 
□ (일본) 오랜 기간 진행되어 온 기초연구로 기술 기반이 견고하고, 대규모 국가 과제보다는 분산된 개별연구 중심으로 진행되고 있음

○ ‘08년 문부과학성은 10년간 장기 지원 사업으로 “최첨단 광(光)실현을 목표로 한 네트워크연구거점 프로그램”을 시작하고, “광·양자융합연계연구개발프로그램”을 추진

○ ‘16년 정부주도의 본격적인 양자컴퓨팅 기술개발을 위해 “제5기 과학기술기본계획에 양자과학 연구계획”을 포함시켰고, 양자과학기술을 총괄할 연구법인 양자과학기술연구개발기구(QST)를 설립

○ ‘16년 3월 문부과학성에서 JST 전략적 창조연구추진사업의 전략목표 중 양자상태의 고도제어를 통한 새로운 생물·정보과학 프론티어 개척을 포함시키고, JST에서 전략목표에 입각한 기초연구(CREST) 추진

○ 전반적으로 분산된 개별연구 중심으로 진행되고 있으나, 양자컴퓨터 분야는 동경대-RIKEN 중심으로 대규모 연구개발을 추진하려 하고 있으며, FIRST(‘09-‘13), ImPACT(‘14-), ERATO(‘16-‘21) 등의 연구개발 프로그램이 진행 완료되었거나 진행 중

○ 정부연구소인 NICT를 중심으로 진행된 양자통신 프로젝트 UQCC에서 동경에 양자암호 네트워크 테스트베드를 설치하고 시연하는 Tokyo QKD network 사업이 2015년까지 성공적으로 수행

○ ‘17년 일본은 양자과학기술의 새로운 추진방안을 발표하고 새로운 추진방안으로 네트워크형 연구거점을 통한 Society 5.0 관련기술 강화 및 전략적 기초연구 확대 등을 제시

□ (네덜란드) 델프트대학과 TNO(연구개발 실용화를 위한 독립조직)가 공동설립한 QuTech을 중심으로 유럽에서 가장 앞선 양자정보기술 연구개발 능력을 보유

○ QuTech의 중심 연구 분야는 범용 양자컴퓨터, 위상 양자컴퓨터, 양자인터넷 및 네트워크 컴퓨팅, 양자 이론 및 소프트웨어 등으로 구성

○ 초전도 양자컴퓨터(IARPA,인텔), 반도체 양자점(인텔), 위상 양자컴퓨터(마이크로소프트), 다이아몬드 결함(인텔) 등 여러 가지 양자정보기술 하드웨어 플랫폼을 동시에 개발하면서 다양한 파트너들과 연구비 투자 및 협력을 진행 중

 - ‘15년, QuTech은 네덜란드 정부 기관으로부터 향후 10년간 135백만 유로의 연구비 투자 계획 발표

 - ‘15년, 인텔사는 QuTech에 10년간 5천만불 투자와 직·간접 연구개발 참여 및 지원계획을 발표

 - ‘16년, 마이크로소프트사가 QuTech에 공동연구센터(Station Q)를 설립해 10년간 운영할 계획

 -  IARPA LogiQ 프로그램(논리 큐비트를 개발하는 미국 정부 대규모 프로젝트)  참여

□ 이 외 유럽국가인 오스트리아, 덴마크, 스웨덴에서도 활발한 양자정보기술 연구개발이 진행

○ (오스트리아) ESQ, VCQ 두 개의 연구조직을 중심으로 비엔나대학, 인스브루크 대학 등 세계 최고 수준의 경쟁력 있는 연구개발 추진

○ (덴마크) 양자역학을 탄생시킨 닐스보어의 모국으로, Quantum Innovation Center를 ‘16년 설립하고 양자정보기술에 대한 정부 차원의 투자를 집중하고 있으며, 닐스보어 연구소(Niels Bohr Institute)를 중심으로 진행 중

○ (스웨덴) ‘18년에 WACQT(The Wallenberg Centre for Quantum Technology)를 챠머스(Chalmers) 대학에 설립하여 본격적으로 대규모 양자정보기술 연구 추진

 - WACQT 연구소는 6억 크로나(7천 3백만 불)의 Wallenberg재단의 기부로 설립되었고, 향후 총 10억 크로나(1억 2천만 불) 규모로 계획하고 있으며, 주로 양자컴퓨터를 중점적으로 개발할 예정

○ (스페인) 카탈로냐 주정부와 바르셀로나 공대 등이 주도적으로 설립한 연구소 ICFO를 중심으로 해외 연구자들을 유치하고 국제적인 연구를 주도

□ (캐나다) 블랙베리사의 창업주가 사재를 기부하고, 캐나다 정부가 매칭하여 설립된 워털루대학의 IQC(Institute of Quantum Computing)을 중심으로 양자정보기술 전반에 관한 연구가 대규모로 추진

○ IQC는 2002년 설립 이후 약 2억 8천만 달러를 유치하였으며, 주정부, 연방정부 등 캐나다 정부에서 전폭적인 지원을 하고 있음

□ (싱가포르) 정부 지원으로 ‘07년 싱가포르국립대학(NUS)에 설립된 CQT (Center for Quantum Technologies)가 중심이 되어 양자정보기술 연구를 국제적으로 진행

○ 싱가포르 National Research Foundation이 재정적인 지원을 하여, 2016년 약 920만 불(USD)을 지출하였으며, 고도의 자율성을 부여받아 독립적인 행정 및 연구기획 업무를 수행하고 있음

□ (호주) 호주 정부(ARC)와 여러 연구기관들의 투자로 연구를 지속하고 있으며, 최근의 연구비 확보 규모는 2016~2020년 총 7천만 호주 달러에 해당

○ ARC(호주과학연구위원회) 산하의 양자컴퓨팅 및 통신기술 연구센터인 CQC2T를 ‘00년대 초반에 설립하여 10년 이상 호주의 양자정보과학 연구를 주도

○ 실리콘 기반의 양자컴퓨터 개발을 다른 나라와 차별화하는 연구개발 방향으로 설정하고 중점적으로 추진

④ 주요 기업의 양자정보기술 연구개발 전략 현황

□ (국내 기업) 양자통신 분야에서는 SK텔레콤이, 양자컴퓨터 분야에서는 삼성전자가 주도적으로 연구개발 추진

○ (SK텔레콤) 양자통신 분야에서는 한국의 SK텔레콤이 양자통신분야 기술을 가진 스위스의 중소기업인 IDQuantique의 최대주주 지분을 취득하면서 본격적으로 상용화 연구를 추진

○ (삼성전자) 소규모 양자컴퓨터를 클라우드로 운영하고 있는 IBM과 협력하여 IBM 시스템을 활용하여 양자컴퓨터의 미래 활용방향에 대한 모색을 하고 있으며, 양자컴퓨터 연구개발 동향을 면밀히 주시 중

□ (Google) 양자인공지능랩(Quantum AI Lab)을 설립하여 운영하고 있으며, 대규모 양자컴퓨터 연구개발에서 가장 앞서고 있음

○ 처음으로 양자컴퓨터를 상용화한 캐나다 D-wave사의 기계를 구입하여 NASA와 공동으로 양자컴퓨터 활용에 대한 연구를 진행

○ J. Martinis교수가 이끄는, 미국 내에서 가장 앞선 기술력을 가진 산타바바라 대학의 초전도 양자컴퓨터 개발팀을 ‘14년 통째로 인수하여 본격적인 양자컴퓨터 하드웨어 개발을 주도

  ※ 정부 등 외부재원 일체 없이 자체 재원으로만 연구개발을 진행하고 있음

○ ‘15년에 가장 성능이 앞선 초전도기반 9-큐비트 양자프로세서를 발표하고, 그 이후 이를 이용한 양자화학 시뮬레이션 및 양자 알고리즘 응용 결과를 다수 발표

○ ‘17년 22-큐비트 양자프로세서를 발표하였으며, 72-큐비트 Bristlecone 프로세서의 제작 결과와 개발 계획 발표

○ 50-큐비트 혹은 72-큐비트 양자프로세서를 이용하여(특정한 수학적 문제에 대해서) 현재 세계에서 가장 빠른 슈퍼컴퓨터도 풀지 못하는 문제를 풀어서 양자컴퓨터가 기존 컴퓨터에 대해서

    우위에 있음을 증명하는 양자우월성(Quantum Supremacy) 실험을 진행 중

○ Google은 향후 대규모 양자프로세서로의 확장성에 필요한 모든 기술들을 체계적으로 개발 중

< Google의 9-큐비트 프로세서 칩(좌) 및 72-큐비트 Bristlecone 프로세서(우) >

 
□ (IBM) 초전도 기반의 소규모 양자컴퓨터를 개발하고 클라우드 서비스로 일반에 공개하여 운영하고 있어 대중화와 저변 확대에 선두 역할을 수행

○ IBM은 이미 ‘70년대에 초전도 소자를 이용한 대규모 컴퓨터 개발 프로젝트를 수행한 적이 있으며, 매우 우수한 초전도 소자 기술은 독보적으로 보유한 기업으로, 초전도 기술 기반의 양자컴퓨터 개발을 활발히 진행 중 

○ ‘16년 5월부터 초전도 기반의 5-큐비트 소규모 양자컴퓨터를 클라우드 서비스로 일반에 무료로 공개하여 운영하는 중이며, ‘17년 5월에 16-큐비트 소자로 업그레이드하여 계속 공개적으로 운영 중

○ ‘17년 12월부터는 20-큐비트 양자컴퓨터 시스템을 개발하여 유료 서비스로 삼성전자를 비롯한 10여개 이상의 글로벌 기업들과 협력하여 운영 중이며, 50-큐비트 수준으로 확장하는 작업을 진행 중임

○ ‘18년 1월 라스베가스의 가전제품 전시회 CES에 50-큐비트 양자컴퓨터 하드웨어를 전시하기도 하였음

< IBM의 16-큐비트 프로세서 칩(좌) 및 50-큐비트 양자컴퓨터 시스템(우) >

○ 연구개발 비용은 정부(IARPA등) 과제와 자체 개발예산을 적절히 조합하여 투입하고 있는 것으로 보임

○ 양자컴퓨터 프로그래밍을 위한 QISKIT 소프트웨어 개발도구를 개발하여 공개

□ (D-wave) 초전도 기반의 양자컴퓨터를 최초로 상용화했으며, 록히드마틴, 나사, 구글 등에 연구용으로 판매

○ D-wave사는 캐나다에 있는 스타트업으로 초전도 방식의 양자컴퓨터를 최초로 상용화하였으며, D-wave 사의 양자컴퓨터는 일반적인 프로그램이 가능한 범용 양자컴퓨터가 아니라, 최적화 문제를 풀기 위한 특수 목적의 양자 어닐링 기계임

○ D-wave 방식 양자어닐링 기계에 대한 개발도 미국, 일본 등에서 정부 주도로 꾸준히 이루어지고 있으며, D-wave 자체적으로도 지속적으로 업그레이드를 진행하고 있음

< D-wave의 프로세서(좌) 및 양자컴퓨터 시스템(우) >

 □ (Intel) 네덜란드 연구소 QuTech에 연구개발 투자와 협력을 통하여 양자컴퓨터 기술을 개발하고 있으며 자체적으로도 양자컴퓨터 개발을 진행 중

○ 네덜란드 델프트 대학의 QuTech에 10년간 5천만 달러의 연구비를 지원하여 초전도, 반도체 양자점, 다이아몬드 결함, 3가지 방식의 양자컴퓨터 관련 연구를 협력

○ 최근 초전도 양자컴퓨터를 위한 패키지를 개발하여 발표했으며, 향후 대규모 확장성을 확보하기 위한 다중 칩 쌓기 기술을 개발

○ 반도체 양자점 큐비트를 웨이퍼 스케일로 대규모 제작하는 기술 발표

< Intel의 17-큐비트 초전도 프로세서 패키지(좌) 및 웨이퍼 스케일 반도체 양자점 소자 제작(우) >

□ (Microsoft) 양자정보기술을 전반적으로 연구하는 조직 StationQ를 운영하고 있으며, 위상학적 양자컴퓨터 연구개발을 추진

○ 수학자 마이클 프리만의 제안에 따라 위상양자컴퓨터(Topological Quantum Computer)를 구현하기 위한 연구조직 StationQ를 ‘05년 캘리포니아 산타바바라 대학에 설립하고,

    이후 지속적인 인력확보와 브랜치 연구소 설립 등 적극적 연구개발로 세계 선두의 양자컴퓨팅 기술 허브로 성장

○ 양자컴퓨터의 소프트웨어 개발을 위한 언어 Q#을 발표

○ 최근에 위상양자컴퓨터 하드웨어 개발을 위해서 덴마크 닐스보어연구소, 네덜란드 QuTech, 시드니 대학, 스위스 취리히 공대의 세계 최고 전문가들을 영입

 - 위상 양자컴퓨터는 아직 한 개의 큐비트도 구현되지 않았으며 계속 연구 중

< Microsoft의 위상큐비트 소자패키지(좌) 및 양자소프트웨어 개발키트(우) >

□ (Rigetti) 초전도 기반의 양자컴퓨터를 개발하기 위해 실리콘밸리에 설립한 업체로, 최근 6천 2백만 달러의 벤처투자를 유치

○ 전 IBM 연구원이던 Chad Rigetti가 설립한 회사로, 구글과 IBM 등과 유사한 방식의 초전도 양자컴퓨터를 개발 중

□ (IonQ) 이온트랩 기반의 양자컴퓨터 개발을 위하여 설립한 업체

○ 이온트랩 기술은 초전도 기술과 더불어 가장 유력한 양자컴퓨터 하드웨어 플랫폼으로 생각되고 있음

○ 현재까지 가장 정밀하게 작동하는 5-큐비트 이온트랩 양자프로세서를 ‘17년에 발표하였으며, IBM의 초전도 기반 클라우드 양자컴퓨터와 성능 비교 결과를 발표

□ (QCI) 세계 선두 연구그룹인 예일대학의 연구진 중심으로 설립된 초전도 기반의 양자컴퓨터 개발 업체

○ 구글이나 IBM과는 전혀 다른 방식의 초전도 기반 양자컴퓨터 아키텍처를 개발하는 작은 업체로, 현재 세계 최고 수준의 연구 인력을 확보

⑤ 전략적 시사점

□ 미국, 영국, 중국 등을 중심으로 양자과학기술에 대한 대규모 투자 및 IT 공룡 기업의 적극적인 참여로 그 모멘텀이 최소 10년 이상 지속될 전망

○ 이에 반해, 우리나라 양자정보기술 수준은 전문 인력의 규모가 절대적으로  부족하며, 연구개발은 개인 위주의 산발적 기초연구에 머물고 있는 수준임

 - 양자정보기술은 그 기술의 난이도가 매우 높으며, 다양한 분야의 융합 및 대규모 투자가 필요한 반면, 단기적으로 논문, 특허 등 가시적 성과를 창출하는 것은 가능하지 않기 때문에, 현재 정부 연구개발 시스템에서 수행하기가 쉽지 않음

□ 향후 정부 주도의 통합적 연구개발 전략과 산·학·연간 긴밀한 협력을 위한 혁신생태계 재정비가 필요

○ 선진국은 이미 수십 년에 걸친 기초기술이 탄탄하게 확립되어 있는 상태에서 ① 개인 기초연구, ② 정부의 대규모 투자와 연구개발 사업,

    ③ 산업체의 적극적 투자와 연구개발 선순환 사이클이 각각 대략 10년씩 이루어지는 과정을 거치면서 현재의 급격한 발전을 실현

 - 미국은 정보고등연구기획청(IARPA) 등 연방기관 주도로 국가 핵심 연구 프로젝트를 추진하고 있으며, 영국은 대학-산업계 협력을 지원하는 10개년 사업에 대한 투자 추진 중

 - 영국은 4개 대학이 양자정보기술의 허브가 되어 영국 내 17개 대학과 132개 기업을 연결하는 네트워크를 구축

 - 국내 대기업에서도 적극적 상용화를 추진하고 있으나, 연구개발 역량이 부족하고, 상용화 속도가 더디므로, 정부 주도의 장기적 핵심 연구개발 프로그램 추진 및 산-학 연계를 강화할 수 있는 프로그램 구축  

□ 타 기술 분야별 융합을 통한 실용화 관점의 네트워크 연구거점 마련 및 양자정보기술 인력 육성

○ 미국, 영국은 거점연구소의 설립을 통한 기술개발과 인력양성을 추진하고 있으며, 일본은 타 분야 간 네트워크형 연구거점 연구개발 추진을 계획 중 

 - 우리나라도 거점 연구소를 지정하여 전문 인력양성을 위한 논의가 필요하며  거점 연구소 및 네트워크 연구거점의 역할과 연구 주제, 양자시스템 플랫폼 등 적절한 방향성에 대한 합의가 선행되어야 함