양자컴퓨터의 초창기 난제를 해결한 IBM ‘핵심 석학’ 백한희 박사가 2029년을 기점으로 양자컴퓨팅의 산업 활용이 급격히 확산할 것이란 전망을 내놓았다. 양자컴퓨터가 실제 산업에 폭넓게 활용되기까지 10년가량 걸릴 것이라는 기존 시장의 전망보다 진일보한 관측이다. ‘게임체인저’로 꼽히는 오류내성 양자컴퓨터(FTQC)가 등장하면 하드웨어 개발 경쟁을 넘어 소프트웨어(SW)와 알고리즘을 활용해 바이오·금융·배터리 등 실제 산업의 문제를 해결하는 경쟁이 더욱 격화할 것이란 설명도 내놓았다. 최근 정부가 서울·전남광주·부울경을 ‘양자클러스터’로 지정하며 지역별 양자 생태계 구축에 나선 만큼 “양자 후발주자인 한국도 소프트웨어(SW)와 알고리즘에 성패를 걸어야 한다”고 조언했다.
백한희 IBM 양자알고리즘센터 디렉터는 지난달 31일 서울 영등포구 한국IBM 본사에서 진행한 서울경제신문과 단독 인터뷰에서 “양자컴퓨터의 상용화 자체는 이미 2016~2017년에 시작됐다고 본다”며 “다음 단계는 양자컴퓨터를 이용해 누가 비즈니스를 만들고 매출을 창출할 수 있느냐는 것”이라고 말했다. IBM은 2016년 양자컴퓨터를 클라우드에 공개한 데 이어 2017년부터 기업·연구기관을 대상으로 유료 서비스를 시작했으며 현재 IBM 퀀텀 네트워크에는 약 350개 파트너가 참여하고 있다.
양자 하드웨어 개발하던 IBM 연구원…알고리즘·SW로 눈 돌린 이유
백 박사는 2014년 IBM에 합류한 후 초전도 큐비트의 새로운 설계를 제시하고 IBM 최초의 16큐비트 프로세서 개발을 주도했다. 2021년에는 이러한 공로를 인정받아 미국물리학회(APS) 회원 중 0.5%만 선정되는 펠로우에 뽑혔다. 이후 하드웨어 연구에서 전략적 파트너십과 사업개발로 역할을 넓혔고, 2024년부터 약 2년간 IBM 퀀텀 일본 조직을 이끌었다. 지난해 3월부터는 IBM 양자알고리즘센터 디렉터를 맡아 전 세계 대학·연구기관·기업과의 협력을 통해 양자 알고리즘과 산업 활용 사례를 발굴하는 작업을 총괄하고 있다. 백 박사는 “과거 물리적 큐비트 규모를 늘리는 프로젝트를 반복하며 ‘그래서 이걸 어디에 쓰지’라는 의문이 들었다”며 “양자컴퓨터 하드웨어가 일정 수준까지 발전한 뒤부터는 알고리즘과 SW가 중요하다는 생각이 들어 커리어 방향성을 틀었다”고 말했다.
백 박사의 판단은 틀리지 않았다. 최근 IBM·구글 등 글로벌 빅테크의 양자 컴퓨팅 경쟁도 하드웨어를 넘어 SW·알고리즘으로 확장되고 있다. 양자컴퓨터를 활용한 계산이 기존 고전적 컴퓨터를 앞지르는 ‘양자 우위(Quantum Advantage)’를 달성하려면 단순히 큐비트 수를 늘리는 것을 넘어 복잡한 연산을 효율적이고 정확하게 수행할 알고리즘과 SW가 뒷받침돼야 하기 때문이다. 특히 올해 7월 IBM은 양자컴퓨터와 고성능컴퓨팅(HPC)이 연산을 나눠 맡는 ‘양자 중심 슈퍼컴퓨팅(QCSC)’ 방식을 기반으로 한 양자우위 사례를 처음으로 제시하며 산업적 전환점을 맞았다는 평가를 받고 있다.
백 박사는 “양자우위를 보여주는 알고리즘을 학문적으로 입증해낸 상황에서 앞으로는 이를 응용해 어떤 문제를 실질적으로 풀 수 있는지 고민해야 한다”며 “다음 과제는 바이오·금융·에너지·소재 등 다양한 산업 문제로 연결해 경제적 가치를 창출하는 것”이라고 강조했다. 그러면서 “이를 위해 다양한 글로벌 파트너들과 협업해 각 산업에 적용할 양자 알고리즘과 SW를 개발하고 실제 유스 케이스를 축적하며 양자 생태계를 넓히는 것이 나의 핵심 업무”라고 설명했다.
산업별 특화 양자 알고리즘 발굴…비즈니스 ‘퀀텀 점프’ 이끈다
그는 최근 미국 일리노이주와 IBM이 합작해 시카고에 조성 중인 ‘국립 양자 알고리즘 센터’ 프로젝트를 진두지휘하고 있다. 일리노이주는 쇠락한 철강산업 지역에 ‘일리노이 양자·마이크로전자 파크(IQMP)’를 조성하고 있으며 국립 양자 알고리즘 센터는 핵심 연구 허브 역할을 할 전망이다. 백 박사는 “양자컴퓨팅을 통해 실리콘밸리처럼 차기 첨단기술 도시로 부활시키려는 구상”이라며 “양자 스타트업과 수요 기업·연구기관을 끌어들이는 것은 물론 최근 양자 알고리즘 발굴에 필수 도구로 자리 잡은 생성형 인공지능(AI)·데이터 전문 인력까지 대규모로 고용될 것”이라고 내다봤다. 또한 “한국도 남은 3년 동안 한국의 SW·알고리즘 역량을 최대한 끌어올리고 각 산업별·기업별로 구체적인 활용 가능성을 검토하며 내부 전략을 세워야 한다”고 강조했다.
특히 양자 오류정정 기술이 처음으로 구현된 IBM의 오류내성 양자컴퓨터 ‘스탈링(Starling)’이 2029년 구축된 이후부터는 양자컴퓨팅을 응용한 산업 규모도 비약적으로 성장할 것이라는 전망이 나온다. 그는 “1990년대부터 양자 원천기술·하드웨어 관련 연구를 정부 차원에서 지원해온 미국·일본 등 선진국과 비교했을 때 한국은 거의 기반이 없다시피한 실정”이라며 “전 세계적으로 태동기인 양자 SW·알고리즘에 투자를 집중하고 동시에 어릴 때부터 양자컴퓨팅을 자연스럽게 접하며 사용할 수 있는 ‘양자 네이티브’ 후속 세대를 키우기 위한 정부의 장기적인 교육·연구 투자를 병행해야 승부를 볼 수 있다”고 강조했다.