[딜라이트닷넷] AI와 양자컴퓨팅 융합 가속…2035년 3000조 시장 열린다

[IT전문 미디어 블로그=딜라이트닷넷] 양자컴퓨터와 인공지능(AI)이 서로의 한계를 보완하며 차세대 컴퓨팅 혁신을 이끌고 있다. 그동안 이론적 영역에 머물러 있던 양자컴퓨터 개발에 AI 기술이 접목되면서 실용적 성과가 나타나고 있으며, 동시에 양자컴퓨터의 연산우위를 활용한 AI 성능 향상 가능성도 주목받고 있다.

소프트웨어정책연구소가 최근 발표한 ‘양자컴퓨팅과 AI 융합 발전 가능성과 시사점’ 보고서에 따르면, 양자컴퓨팅과 AI의 융합은 ‘양자를 위한 AI(AI for Quantum)’와 ‘AI를 위한 양자(Quantum for AI)’로 구분되며, 양방향의 상호보완적 발전이 가속화되고 있다. 전자는 AI 기술을 양자컴퓨터 및 양자 알고리즘 개발에 활용하는 것을 의미하며, 후자는 양자컴퓨터를 활용해 AI 개발과 머신러닝을 가속화하는 것을 말한다.

먼저 ‘양자를 위한 AI’ 측면에서 보면, 현재 양자컴퓨터 하드웨어가 아직 초기 개발 단계에 있어 소프트웨어 개발 영역에서 AI의 활용은 아직 개념 검증 수준에 그치는 것이 사실이다. 다만 AI 기술은 양자컴퓨터 개발의 가장 큰 걸림돌인 오류정정 분야에서 실질적인 성과를 보이고 있다는 점에서 업계 기대감이 높아지는 분위기다.

일례로 구글 딥마인드는 2024년 11월 트랜스포머(Transformer) 등 신경망을 적용해 표면 코드 기반 양자 오류정정에서 빠르고 효율적인 디코더(오류를 분석하고 복원하는 시스템)를 구현했다. 또한 구글퀀텀AI(Google Quantum AI)는 큐비트(양자컴퓨터 연산능력 단위) 수가 증가하더라도 논리 큐비트를 활용해 오류를 감소시키는 오류정정 기술을 시연함으로써, 오류정정 가능성을 크게 높였다.

반대로 ‘AI를 위한 양자’ 측면을 보면, 양자컴퓨터는 특정 연산에서 고전 컴퓨터 대비 기하급수적 연산우위를 가져 AI 개발의 새로운 가능성을 제시하게 된다. 미국 양자컴퓨팅 기업 ‘아이온큐(IonQ)’의 실험에 따르면, 고전 컴퓨터 기반 생성 모델(GAN)이 2만회 반복한 결과보다 양자컴퓨터 기반 모델(QCBM)이 단 26회 반복한 결과가 타겟 분포에 더 근접하게 분포를 생성한 연구 결과도 있다.

시장조사기관 맥킨지앤컴퍼니는 양자컴퓨팅의 잠재적 경제가치가 2035년까지 에너지·소재, 제약·의료, 금융, 여행·운송·물류 등 4개 주요 산업에서 최대 2조달러(약 2778조원6000억원) 수준에 이를 것으로 전망했다. 미국과 중국 등 AI 선진국들은 양자 기술에서도 주도권 확보에 나서고 있으며, 특히 미국은 중국의 AI 및 양자정보기술 투자를 제한했을 정도다. 유럽연합(EU)은 2030년까지 양자 선도국이 되기 위한 5대 유럽 양자 전략을 발표했다.

보고서는 “양자컴퓨팅과 AI 융합기술은 아직 초기 단계지만 기술 파급력이 높을 것으로 예상돼 국가적 차원의 연구개발(R&D) 지원이 필요하다”며 “스타트업 육성과 다학제간 융합 인재 양성을 통한 산업 생태계 조성이 시급하다”고 제언했다.

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