□ 맥킨지는 양자 컴퓨팅 기술이 가져올 화학 산업내 영향력 전망^*(’19.7.)
 

  * The next big thing? Quantum computing’s potential impact on chemicals

○ 양자컴퓨팅은 인공지능, 화학, 제약, 머신러닝, 금융, 물류, 교통 등 다양한 분야에서 주목받고 있으며, 특히 화학산업의 발전을 높일 전망 

  ※ 기존의 큐비트가 0, 1의 두 가지 상태 중 하나에 불과했다면 양자컴퓨터는 양자 물리학을 사용하여 확률론적 방식으로 복잡한 방정식을 해결

 - IBM과 인텔은 40큐빗과 49큐빗 양자 컴퓨터를 개발했으며, 구글 역시 비슷한 규모의 양자 컴퓨팅을 개발 중임

 - 단백질 구조의 가장 적합한 형태를 규명･개발하는데 기여하고, 제약산업, 농작물 보호 화학물질, 생물화합물 개발에 큰 영향을 미칠 전망

  ※ 제약･화학업계 임원들은 양자컴퓨터 기술로 향후 신약 개발 성공률이 5～10% 향상되고, 개발시간이 15～20% 줄어들 것으로 전망

 ○ 화학물 개발부터 판매까지 5단계로 구분해 보면, 초기 단계에서는 얼리킬러^*(Early Killer)로 활용되고, 공급망의 최적화 및 새로운 촉매제 개발 등에 기여

  * 양자 컴퓨팅의 빠른 처리속도를 기반으로 상품화 가능성이 낮은 시안을 제거하는 기능

< 단계별 양자 컴퓨팅 개요 >

 - 특히 1단계에서 새로운 폴리머 및 소분자 개발의 성패는 분자 속성에 대한 정확한 예측에 좌우됨
 

  ※ 기존의 밀도범함수론(DFT:density funcional theory) 등 관련 개발방식은 소분자 속성은 분석 가능하였으나, 중원자 기반분자 등의 속성 예측은 제한적임

 - 양자 컴퓨팅은 TV와 스마트폰 전자제품에 들어가는 유기발광다이오드(OLED)와 같은 디스플레이 제품의 생산과 조립과정에서 시뮬레이션, 최적화 계산, 인공지능 등의 성능을 발휘하여 최적의 두께, 밀도, 구조 등의 속성을 도출

 - 따라서 배터리, 반도체, 자성체, 초전도체 등 기초화학제품 개발과 밀접하게 연관된 첨단산업 발전으로 이어져 상당한 파급효과를 가져올 것임

○ 글로벌 기업들은 양자 컴퓨터 및 일련의 알고리즘 구축을 위해 노력중이며, 그 중에서도 화학업계가 얼리어답터로서 관련 혜택을 누릴 전망

 - 화학산업은 본질적으로 양자역학의 법칙에 의해 지배되는 분자조작을 다루고 있기 때문에 양자컴퓨팅을 이용한 접근으로 화학산업 발전이 확대될 예정

 - 화학산업에 유용할 최초의 양자컴퓨팅 애플리케이션은 약 1,000에서 10,000큐비트가 필요할 것이며, 2020년대 초에서 중반까지 실현될 전망

○ 향후 양자컴퓨팅의 변화에 대응하기 위해 화학분야 기업은 다음과 같은 전략 마련이 필요

 - 양자컴퓨팅의 기회를 명확히 이해 및 기업별 요구사항을 도출하여, 화학회사의 사업 및 프로세스에 대한 지식과 프로그램을 평가할 수 있는 도메인 전문가 양성

 - 생산-파트너-구매를 연계할 수 있는 전략의 수립과 창업기업부터 대기업까지 플레이어간 솔루션 공동개발 및 창업기업에 대한 투자 요구

  ※ 양자컴퓨팅 활용 사례를 테스트하고, 양자 클라우드 제공자에 대한 접근 확보

 - 각 기업체별 사내 양자 컴퓨팅 처리능력을 배양하고 조직을 구성함으로써 양자 컴퓨팅 관련 노하우와 지식 공유