[더퍼블릭=양원모 기자] 한국과학기술연구원(KIST)이 오는 10월 국내 최초의 전 주기적 광 기반 양자칩 제작 시설을 가동한다. 이번 시설은 양자칩 설계부터 제작, 패키징까지 전 과정을 한곳에서 수행할 수 있는 국내 첫 전용 양자팹(fab)이다.
양자칩은 양자컴퓨터의 핵심 부품으로 암호 해독, 신약·신소재 개발, 기후 시뮬레이션 등 복잡한 문제를 기존 수퍼컴퓨터보다 빠르게 해결할 잠재력을 지녔다는 평가를 받는다. 이에 전 세계 주요 기업들이 양자컴퓨팅 기술 경쟁에 나서고 있다. KIST의 이번 시설 구축은 국내 연구진도 경쟁 대열에 본격적으로 합류하는 계기가 될 전망이다.
국내 연구 기관들은 그동안 서울대, KAIST, 기초과학연구원(IBS), 한국전자통신연구원(ETRI) 등을 중심으로 양자칩 연구를 진행해왔다. 그러나 전용 팹 부재로 수원 한국나노기술원, 대전 나노종합기술원 등을 오가야 했으며, 필요 시 해외 시설을 활용해야 했다. 이 때문에 샘플 제작에 수개월이 소요됐다.
KIST는 약 480㎡(140평) 규모의 양자팹을 구축, 이런 한계를 해소했다. KIST 측은 시설이 본격 가동되면 양자칩 제작 기간을 약 2주로 단축할 수 있을 것으로 보고 있다.
양자칩 구현 방식은 초전도, 이온트랩, 광 기반 등으로 구분된다. 이 가운데 KIST가 집중하는 광 기반 방식은 빛(광자)을 이용해 큐비트를 생성한다. 초전도 방식은 극저온 유지 장치가 필수적이지만, 광 기반 방식은 상온에서도 작동 가능하다는 점에서 경쟁력이 크다.
광 기반 양자칩은 ▲큐비트 생성 ▲상태 제어 ▲상태 측정의 세 단계로 구성된다. 현재 KIST는 생성과 제어 기술을 확보했으며, 측정 기술 확보를 목표로 하고 있다. 연구진은 늦어도 3년 내 광자 큐비트의 생성, 제어, 측정이 가능한 집적화된 양자칩 생산을 달성한다는 계획이다.
세계 양자칩 기술은 미국이 주도하고 있다. IBM은 지난해 156큐비트 양자칩 ‘헤론R2’를 공개했고, 마이크로소프트는 연산 큐비트 확장성이 100만개에 달하는 ‘마요라나1’을 발표했다. 중국 스타트업 오리진 퀀텀은 신형 양자컴퓨터 ‘오리진 우콩’을 가동하기 시작했다.
반면, 한국은 여전히 초기 단계에 머물러 있다. 과학기술정보통신부에 따르면 지난해 주요 12개국의 양자 기술 수준 평가에서 한국은 모든 분야에서 최하위를 기록했다. 양자컴퓨터 기술 점수는 미국 100점, 중국 35점, 한국 2.3점으로 나타났다.
KIST 연구진은 '추격 가능성'을 강조하고 있다. 글로벌 기업들도 상용화 단계에 이르지 못했으며, 전 주기적 연구 체계를 갖춘 기관은 해외에서도 제한적이기 때문이다. 연구단은 "반도체 제조 강점을 기반으로 집중 투자한다면 한국도 기술 격차를 줄일 수 있다"고 전망했다.
정부 역시 관련 투자를 확대하고 있다. 내년도 과학기술정보통신 분야 예산은 23조7000억원으로 역대 최대 규모다. 이 가운데 양자컴퓨팅 연구 예산은 기존 98억원에서 500억원으로 늘어 약 5배 증가했다.
더퍼블릭 / 양원모 기자 ilchimwang@naver.com
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