양자 컴퓨터 관련주 투자 가이드(양자 컴퓨터 뜻, 종목 추천, 전망 등)

양자컴퓨터는 최근 IT 업계에서 화두로 떠오르고 있는 키워드입니다. 챗GPT의 등장과 함께 인공지능, 양자컴퓨터 기술에 대한 관심이 더 높아졌는데요. 이번 포스팅에서는 양자 컴퓨터 관련주 및 투자 전망에 대해 자세히 알아봅니다.

지금의 슈퍼 컴퓨터를 잇는 차세대 컴퓨터입니다. 이론적으로만 보면 슈퍼컴퓨터가 푸는 데 수만 년이 걸리는 문제를 몇 시간 만에 풀 수 있는 것으로 알려져 있습니다. 현재 컴퓨터가 비트(정보단위) 하나에 0 또는 1을 담을 수 있는 반면, 양자 컴퓨터는 큐비트(양자컴퓨터 정보단위)에 0과 1을 동시에 담아 여러 연산을 동시에 처리할 수 있습니다. 이론상 큐비트 하나가 늘어날 때마다 성능이 2배씩 향상됩니다.

(이미지 출처 : 뉴시스)

양자 컴퓨터의 이러한 특성때문에 미국, 유럽 등 기술 선진국은 이미 양자 기술을 전략 기술로 선정하고 정부 차원에서 육성하고 있습니다. 구글, IBM 등 글로벌 대기업 역시 양자 기술 개발에 공을 들이고 있는데요. 워낙 성능이 뛰어나다보니 새로운 보안 기술도 필요해질 것으로 보입니다. 기존 암호 체계로는 충분한 보안을 유지할 수 없기 때문이죠.

(이미지 출처 : 매일경제)

2011년 양자 응용 프로그램 ‘QuArc(Quantum Architectures and Computation Group)’ 개설을 시작으로 개발자 전용 위상 큐비트, 양자 컴퓨터 프로그래밍을 지원하는 ‘마이크로소프트 퀀텀 개발 키트(QDK)’을 출시하는 등 양자 컴퓨터 소프트웨어 개발에 박차를 가하고 있습니다.

2021년에는 양자 하드웨어 및 소프트웨어에 접근할 수 있는 클라우드 서비스 ‘애저 퀀텀(Azure Quantum)’을 출시했습니다. 애저 퀀텀을 활용하면 한 번에 여러 플랫폼에 대한 양자 알고리즘을 개발할 수 있으며, 특정 시스템에 대한 동일 알고리즘을 테스트하거나 개선할 수 있습니다.

지난 2월에는 미국 국방부의 유틸리티 규모의 양자 컴퓨팅을 위한 미개발 시스템(US2QC)의 파트너사 가운데 하나로 선정되기도 했습니다. 마이크로소프트를 포함해 아톰컴퓨팅, 싸이퀀텀 등이 선정되었으며 현재 프로젝트의 일환으로 토폴로지 큐비트 아키텍처 기반 양자 시스템을 개발 중에 있습니다.

또한, MS는 최근 일반 컴퓨터와 양자 컴퓨터를 함께 사용할 수 있는 하이브리드 컴퓨팅 기능을 공개하기도 했는데요. 해당 기능은 애저 퀀텀을 통해 지원되며 인공지능(AI) 기술 등이 포함돼 있습니다. 해당 기능은 앞으로 양자 컴퓨터의 효율적인 사용을 위한 기반 구축을 목표로 만들어졌다고 합니다.

1985년부터 양자 컴퓨터에 대한 관심을 가지고 관련 연구 개발을 꾸준히 해오고 있습니다. 2016년에는 범용형 근사 초전도 양자 컴퓨터 ‘IBM Q 익스피리언스’를 클라우드로 구현하는 데 성공했습니다. IBM Q 익스피리언스는 양자 프로세서에 접속하여 다양한 실험을 할 수 있는 클라우드 서비스로, 전 세계 어디서나 접속해 양자 컴퓨팅을 무료로 경할 수 있습니다.

(이미지 출처 : 아주경제)

지난 2017년 IBM은 영국 옥스퍼드대학, 삼성전자, JP모건 체이스 등과 함께 ‘IBM Q 네트워크’를 만들었는데요. 전 세계 포춘 500대 기업, 교육 기관, 연구소, 스타트업이 함께 참여하여 양자 컴퓨팅 상용화 기술을 연구하고 있습니다. 또한, 작년 11월 433큐비트 양자 프로세서 ‘오스프리’, 차세대 양자 컴퓨터 ‘IBM 퀀텀 시스템 투’를 공개했습니다.

IBM은 양자 개발 로드맵을 2020년 발표한 이후 차근차근 목표를 성공적으로 달성해오고 있습니다. 새로운 로드맵에 따르면 2025년까지 4천 큐비트 이상의 프로세스 개발이 목표입니다.

(이미지 출처 : 머니투데이)

2021년 9월 진행된 GTC 2002에서 엔비디아가 ‘엔비디아 쿼다(QODA, Quantum Optimized Device Architecture)’ 개발을 발표했습니다. QODA는 하이브리드 양자 시스템 프로그래밍을 위한 개방형 플랫폼으로, 기존 컴퓨터와 양자 컴퓨터를 결합한 하이브리드 솔루션입니다. 개발자가 양자 컴퓨팅에 보다 쉽게 접근할 수 있도록 지원하는 것이 목표입니다. QODA 플랫폼을 활용하면 하나의 시스템에서 QPU, GPU, CPUT 등의 통합 및 프로그래밍이 가능해집니다. 구글, 오라클,IBM 등 글로벌 대기업에서 채택하고 있는 엔비디아 쿠퀀텀(cuQuantum) 소프트웨어가 활용됩니다.

한편, 엔비디아는 최근 양자 컴퓨팅 소프트웨어 개발 가속화에 박차를 가하고 있습니다.

IBM보다 늦게 양자 컴퓨터 시장에 뛰어들었지만 관련 기술을 빠른 속도로 개발하면서 양자 컴퓨터 관련주 종목으로 급부상했습니다. 2014년 양자역학 전문가 존 만티니지 박사를 AI퀀텀팀으로 영입한 이후 개발에 가속도가 붙었는데요. 2018년 구글은 72큐비트 양자 프로세서 ‘브리슬콘’을, 2019년에는 53큐비트 프로세스 ‘시카모어’를 공개했습니다.

지난 2월에는 양자 컴퓨터 상용화의 ‘열쇠’가 될 수 있는 새로운 시스템을 개발해 세계 최초로 시연이 성공하기도 했습니다. 국제학술지 네이처에 공개된 이 시스템은 양자 컴퓨터 오류 발생 빈도를 크게 낮추는 것으로, 양자 컴퓨터 상용화를 위해 반드시 극복해야 할 혁신적인 연구 성과로 평가받았습니다. 이 ‘양자 오류 정정’ 기술은 양자 컴퓨터 성능 향상에 필수적인 큐비트 수를 늘려도 오류 확률을 줄일 수 있게 도와주는 것으로, 실제 상용화 단계까지는 더 큰 규모로 장기간의 연구가 필요하다고 합니다.

▲2019년 기준 기업별 양자컴퓨터 특허 수 (이미지 출처 : 아주경제DB)

(이미지 출처 : 파이낸셜뉴스)

아마존 클라우드 자회사 아마존웹서비스(AWS)는 후발 주자지만 자체 양자컴퓨터 개발 프로젝트를 진행하는 등 주목할 만한 성과를 이어오고 있습니다. 상용화할 수 있는 대규모 초전도 양자 컴퓨터를 구축을 위해 최근 미국 캘리포니아에 양자 컴퓨팅 센터를 개소했습니다. 센터의 우선 목표는 내결함성 양자 컴퓨터를 구축하는 것으로, 이를 통해 상용화 수준까지 오류율을 낮출 수 있습니다. 목표 달성까지는 약 10년이 소요될 것으로 예상됩니다.

경쟁 기업인 구글 역시 해당 단계에 주력하고 있습니다. 지난 2020년에는 양자 알고리즘 구축 및 양자 컴퓨터 테스트 등을 지원하는 완전 관리형 서비스 ‘아마존 브라켓’을 공개하기도 했습니다.

▲인텔 퀀텀 SDK 개요 (이미지 출처 : 인텔)

양자 컴퓨터 관련주 중 대장 종목으로 뽑히는 인텔의 목표 역시 상용화 가능한 양자 컴퓨팅 프로세서 개발입니다. 2017년에는 17큐비트 양자 프로세서를, 이듬해에는 49큐비트 양자 프로세서를 개발 및 공개했습니다. 향후 최대 7년 안에 1천큐비트 시스템을 확보하겠다는 로드맵도 제시했습니다.

인텔은 작년 12월 ‘호스 리지’ 칩 프로젝트를 공개했는데요. 호스 리지는 확장 가능한 극저온 제어 칩으로, 여러 큐비트의 상호 연결 과정을 간소화하여 양자 컴퓨팅 시스템을 대규모로 확장할 수 있게 도와줍니다. 인텔은 호스 리지를 통해 양자 컴퓨터 상용화에 더 빨리 도달할 수 있을 것으로 밝혔습니다.

최근에는 양자 컴퓨터 개발자를 위한 소프트웨어 플랫폼 ‘인텔 퀀텀 SDK’을 발표하기도 했습니다. 해당 양자 컴퓨팅 시뮬레이터는 개발자 교육 및 알고리즘 작업에 큰 도움이 될 것으로 기대됩니다. 개발자들에게 익숙한 프로그래밍 언어 C++를 활용할 수 있어 양자 컴퓨터 지식이 없어도 쉽게 접근할 수 있다는 장점이 있습니다.

(이미지 출처 : 뉴스핌)

허니웰은 퀀텀 솔루션즈와 캠브리지 퀀텀을 합병하여 대형 양자 컴퓨팅 기업을 ‘퀀티눔(Quantinuum)’을 설립했으며 곧 상장될 예정입니다. 허니웰 지분은 54%로 상장 전 미리 투자하고 싶다면 지금이 좋은 기회일 수 있습니다. 허니웰은 양자 컴퓨팅 기술 외에도 항공 우주 기술, 창고 자동화 등 다양한 기술 사업을 영위하고 있습니다.

허니웰은 2020년 11월 10큐비트 차세대 양자 컴퓨터 H1을 발표했습니다. 현재 허니웰은 2020~2030 장기 로드맵에 따라 양자 컴퓨터 기술 개발을 지속하고 있으며, H1에서 H5까지 5세대에 걸쳐 시스템을 발전시켜 나갈 계획입니다.

2013년 설립된 회사로 하이브리드 양자 컴퓨팅 플랫폼 기술 개발 기업입니다. 2022년 3월 SPAC와의 통합을 통해 나스닥 증권거래소에 상장되었습니다. 40여개의 미국 특허를 보유한 기술력이 탄탄한 기업입니다. 2024년까지 1천큐비트, 2026년까지 4천큐비트 양자 컴퓨터 개발을 목표로 하고 있습니다.

(이미지 출처 : 네이버블로그)

캐나다 기업으로 2011년 세계 최초로 상용 양자 컴퓨터를 개발했습니다. 지금까지도 관련 분야 기술을 주도하며 대표적인 양자 컴퓨터 관련주로 주목받고 있는데요. 2022년 8월 스팩인 DPCM캐피탈과의 합병을 통해 뉴욕증권거래소에 상장되었습니다.

디웨이브는 지금까지 6세대 양자 컴퓨터를 출시했으며 작년 6월에는 6세대 기계 Advantage2의 실험적 프로토타입을 출시하는 등 뚜렷한 성과를 내고 있습니다. 디웨이브는 ‘양자 연산법’이라고 하는 시그니처 기술이 대표적입니다. 2003년 미 특허청에 등록되었습니다.

안랩은 양자 컴퓨터를 직접 개발하지는 않지만 관련 보안 솔루션을 개발하고 있어 국내 양자 컴퓨터 관련주로 분류해 보았습니다. 작년 4월 양자 컴퓨터에 대비해 자사 네트워크 통합 보안 솔루션에 퀀텀 가상사설망(Q-VPN)을 탑재했는데요. 양자 컴퓨터는 워낙 성능이 뛰어나 현재 보안 솔루션이 무용지물이 될 수 있는 만큼, 새로운 보안 시스템을 요구합니다. Q-VPN은 해독 불가능한 암호 체계를 위해 무작위성, 예측 불가능성, 재현 불가능성 등 3가지를 모두 만족하는 ‘양자난수’를 활용합니다.

(이미지 출처 : 아주경제)

양자 컴퓨터와 비교하면 현재 사용하는 슈퍼 컴퓨터는 ‘계산기’ 수준밖에 되지 않을 정도로 양자 컴퓨터의 잠재력은 어마어마합니다. 구글, 엔비디아, IBM 등 글로벌 빅테크 기업들이 양자 컴퓨터 기술 개발에 공을 들이는 이유도 바로 이 때문이죠. 그만큼 업계 시장 전망도 밝습니다. 2020년에는 4억 1200만 달러에 불과했던 시장 규모가 2027년에는 86억 달러로 20배 이상 성장할 것으로 예상됩니다.

다만 아직은 상용화 단계까지 갈 길이 멉니다. 본격적인 양자 컴퓨터 상용화는 충분한 오류 정정이 가능하고 수백만 큐비트까지 올라가는 2030년대 후반이 될 것으로 전망됩니다.

선진국은 이미 양자 기술 개발에 적극적으로 뛰어들고 있습니다. 미국은 2018년 말 전 세계 최초로 ‘양자법’을 제정하고 백악관 직속 국가양자조정실(NQCO)을 신설했습니다. 중국 또한 ‘2030 국가전략구현 6대 중대 프로젝트’를 통해 양자 컴퓨터 개발에 약 15조 원을 투자할 계획임을 밝혔고요. 유럽연합(EU) 역시 13개국의 38개 산학연 파트너로 구성된 오픈QKD 프로젝트를, 일본은 양자를 인공지능, 바이오와 함께 3대 국가전략기술로 선정했습니다. 우리나라 역시 ‘양자기술 연구개발 투자전략’을 발표하면서 2028년까지 100큐비트급 기술력을 확보하겠다는 목표를 세웠습니다.

(이미지 출처 : MTN뉴스)

양자 컴퓨터는 파급력이 큰 기술인 만큼 투자자라면 양자 컴퓨터 관련주를 지금부터 눈여겨보는 게 좋겠습니다. 기술은 늘 발전하니까요. 그에 따른 보안 시스템 등 관련 수혜주 종목도 함께 챙겨보세요.