정부와 양자 컴퓨팅: 국가 전략과 투자

양자 컴퓨팅 기술이 전 세계적으로 주목받으며, 각국 정부는 이 혁신적인 기술을 선점하기 위해 적극적인 투자와 전략을 펼치고 있습니다. 양자 컴퓨팅은 기존의 한계를 뛰어넘는 연산 능력으로 다양한 산업 분야에서 혁신을 이끌 것으로 기대됩니다.

 

1. 각국의 양자 컴퓨팅 투자 현황

미국은 2018년 '국가 양자 이니셔티브 법안(NQI)'을 제정하여 양자 기술 연구를 체계적으로 지원하고 있습니다. 이를 통해 연방 정부 차원의 연구 우선순위를 조정하고, 2019년부터 2023년까지 최대 12억 달러의 예산을 투입했습니다. 또한, IBM, 구글, 마이크로소프트 등 주요 IT 기업들이 양자 컴퓨팅 하드웨어 및 소프트웨어 개발에 막대한 투자를 하고 있습니다.

 

중국은 2018년 양자 통신 위성 발사에 성공하며 기술력을 과시했습니다. 정부 주도로 양자 정보 과학 국가 연구소에 약 1,000억 위안(약 13조 원)을 투자하여 연구를 진행하고 있으며, 이를 통해 독립적인 연구 생태계를 구축하고 국제 기술 경쟁에서 주도권을 확보하려는 노력을 기울이고 있습니다.

 

유럽연합(EU)은 'Quantum Flagship Program'을 통해 10년간 10억 유로(약 1조 3천억 원)를 투자하여 양자 기술 연구를 지원하고 있습니다. 이를 통해 학계와 산업계를 연계하여 표준화와 상용화에 집중하고 있습니다.

 

일본은 양자 기술을 3대 국가 전략 기술로 지정하고, '양자 이노베이션 전략'을 발표하여 대규모 연구개발 프로그램을 추진하고 있습니다. 이를 통해 학계와 산업계를 연계하여 표준화와 상용화에 집중하고 있습니다.

 

대한민국 역시 양자 기술을 12대 국가 전략 기술로 선정하고, 2035년까지 3조 원을 투자하기로 발표했습니다. 이를 통해 양자 기술 분야에서 뒤처지지 않기 위한 노력을 기울이고 있습니다.

 

2. 정부의 양자 컴퓨팅 전략: 국가 안보와 경제적 중요성

양자 컴퓨팅 기술은 국가 안보와 경제 성장에 막대한 영향을 미칠 것으로 예상됩니다. 특히, 기존의 암호화 체계를 무력화할 가능성이 제기되면서 사이버 보안과 정보 보호 측면에서 새로운 위협이 등장하고 있으며, 동시에 경제 및 산업 혁신의 새로운 기회를 창출하고 있습니다.

 

2.1 양자 기술이 국가 안보에 미치는 영향

현재의 디지털 환경에서 정보 보안은 국가 안보의 핵심 요소 중 하나입니다. 대부분의 온라인 거래, 군사 통신, 금융 시스템, 정부 데이터 보안은 기존의 암호화 방식(예: RSA, ECC 등)에 의존하고 있습니다. 하지만, 양자 컴퓨팅의 발전으로 인해 이러한 암호 체계가 쉽게 해독될 수 있는 가능성이 높아지고 있습니다.

• 기존 암호화 체계의 붕괴 위험
  양자 컴퓨터는 "쇼어 알고리즘(Shor’s Algorithm)"을 이용하여 현재의 RSA, ECC 등 기존 공개키 암호화 시스템을 빠르게 해독할 수 있습니다. 이는 군사, 정부 기관, 금융 및 의료 시스템 등에서 사용되는 암호화 기술이 무용지물이 될 가능성을 의미합니다. 이에 따라 국가 차원에서 새로운 암호 체계를 개발하고 도입하는 것이 필수적입니다.
• 양자 암호 기술 개발
  기존 보안 체계를 보호하기 위해 각국 정부는 양자 내성 암호(PQC, Post-Quantum Cryptography) 및 양자 키 분배(QKD, Quantum Key Distribution) 기술을 연구하고 있습니다. 미국 국립표준기술연구소(NIST)는 차세대 암호화 기술 표준을 선정하는 프로젝트를 진행 중이며, 중국은 이미 국가 차원의 양자 네트워크를 구축하는 등 발 빠르게 대응하고 있습니다.
• 양자 기술을 활용한 정보 수집 및 사이버전 대응
  반대로, 양자 기술은 기존 암호 체계 해독뿐만 아니라 신속한 데이터 분석 및 정보 수집을 가능하게 합니다. 양자 컴퓨터를 활용하면 적국의 암호 체계를 분석하고 사이버전에서 우위를 점할 수 있는 능력을 갖출 수 있습니다. 이에 따라, 각국 정부는 양자 컴퓨팅 기술을 활용한 사이버 방어 및 공격 역량을 강화하는 데 주력하고 있습니다.
• 국방 및 군사 전략에서의 활용
  양자 기술은 센서 및 레이더 기술을 혁신적으로 발전시킬 수 있습니다. 양자 센서는 기존 레이더보다 훨씬 정밀한 감지가 가능하여 잠수함 탐지, 스텔스 항공기 감시 및 지구 자원 탐사 등 다양한 군사적 활용이 가능합니다. 중국은 이미 양자 레이더 기술을 개발 중이며, 미국도 이 분야에 대한 연구를 진행하고 있습니다.

2.2 경제 성장과 산업 혁신에서의 역할

양자 컴퓨팅은 국가 안보뿐만 아니라 경제 성장과 산업 혁신에서도 중요한 역할을 합니다. 기존 컴퓨팅 기술로 해결하기 어려운 문제들을 빠르게 해결할 수 있으며, 이를 통해 다양한 산업에서 새로운 혁신이 일어날 것으로 기대됩니다.

• 의약 및 신약 개발 혁신
  양자 컴퓨터는 분자 시뮬레이션 및 단백질 접힘 예측에서 기존 슈퍼컴퓨터보다 훨씬 강력한 성능을 발휘할 수 있습니다. 이를 통해 신약 개발 비용과 시간을 획기적으로 단축할 수 있으며, 신종 바이러스나 난치병 치료제 개발이 가속화될 것으로 보입니다. 글로벌 제약회사들은 이미 양자 컴퓨팅 기술을 활용한 연구를 진행 중이며, 정부도 이에 대한 연구 지원을 확대하고 있습니다.
• 금융 및 경제 모델링
  금융 업계에서는 양자 컴퓨팅을 활용해 금융 리스크 분석, 포트폴리오 최적화, 신용 리스크 평가 등의 복잡한 계산을 수행할 수 있습니다. 기존 금융 모델이 몇 시간에서 며칠이 걸려야 계산할 수 있는 작업을 양자 컴퓨터는 단 몇 초 안에 해결할 수 있습니다. 이에 따라, 미국, 중국, 유럽의 주요 금융기관과 정부는 양자 컴퓨팅 연구에 적극적으로 투자하고 있습니다.
• 물류 및 공급망 최적화
  글로벌 물류 및 공급망 관리에서도 양자 컴퓨팅은 큰 변화를 가져올 것입니다. 기존에는 복잡한 네트워크에서 최적의 경로를 찾는 데 많은 시간이 소요되었지만, 양자 컴퓨터는 빠르고 효율적으로 해결할 수 있습니다. 특히, 국제 물류, 항공기 운항 최적화, 스마트 시티 교통 관리 등 다양한 분야에서 활용될 전망입니다.
• 에너지 및 환경 분야에서의 기여
  양자 기술은 에너지 최적화 및 신재생 에너지 개발에도 활용될 수 있습니다. 특히, 배터리 기술, 전력망 관리, 기후 변화 예측 등에서 양자 컴퓨팅이 중요한 역할을 할 것으로 예상됩니다. 예를 들어, 더 효율적인 태양광 패널 설계나, 기후 변화 시뮬레이션을 개선하는 데 활용될 수 있습니다.

2.3 양자 기술 패권 경쟁과 국가 전략

각국 정부는 양자 기술이 경제와 안보에 미칠 영향이 막대하다는 점을 인식하고 있으며, 이에 따라 국가 차원의 장기적인 전략을 수립하고 있습니다. 양자 컴퓨팅이 단순한 연구 개발을 넘어 국가 경쟁력의 핵심 요소로 자리 잡고 있으며, 이에 따라 세계 주요 강대국들은 다음과 같은 방식으로 대응하고 있습니다.

• 국가 차원의 양자 컴퓨팅 연구소 및 인프라 투자 확대
  미국은 NIST, NASA, DARPA 등과 협력하여 국가 차원의 양자 연구를 촉진하고 있으며, 중국은 베이징과 상하이에 대규모 양자 연구소를 설립하여 독립적인 연구 생태계를 구축하고 있습니다. 유럽연합도 "Quantum Flagship" 프로그램을 통해 지속적인 연구 지원을 확대하고 있습니다.
• 국제 협력과 기술 보호 정책
  미국과 유럽연합은 양자 기술 발전을 위해 국제 공동 연구 프로젝트를 운영하면서도, 중국과 러시아 등 경쟁국과의 기술 유출을 방지하기 위해 규제를 강화하고 있습니다. 미국은 중국 기업이 자국의 양자 기술 연구에 접근하는 것을 제한하는 정책을 추진하고 있습니다.
• 산업계 및 스타트업 지원
  각국 정부는 양자 기술을 활용한 스타트업과 기업을 적극 지원하고 있습니다. 미국의 양자 스타트업인 리게티 컴퓨팅(Rigetti Computing), 캐나다의 디-웨이브(D-Wave), 중국의 알리바바 양자 연구소 등은 정부의 연구 지원을 받으며 급속도로 성장하고 있습니다.

 

3. 양자 컴퓨팅 연구를 주도하는 국가 기관 및 연구소

양자 컴퓨팅의 개발과 상용화가 가속화되면서, 각국 정부는 연구소와 대학을 중심으로 연구를 적극 지원하고 있습니다. 또한, 민간 기업과의 협력을 통해 기술 발전을 촉진하고 있으며, 이러한 협력 모델은 전 세계적으로 중요한 역할을 하고 있습니다.

3.1 정부가 지원하는 연구소 및 대학

각국 정부는 양자 기술이 국가 경쟁력과 직결된다고 판단하고, 연구소 및 대학을 중심으로 대규모 투자를 진행하고 있습니다.

(1) 미국: NIST, NSF 및 주요 대학 연구소

• 국립표준기술연구소(NIST, National Institute of Standards and Technology)
  미국 정부는 NIST를 중심으로 양자 기술 연구를 이끌고 있으며, 특히 양자 내성 암호(Post-Quantum Cryptography, PQC) 및 양자 키 분배(QKD) 연구를 적극 지원하고 있습니다.
• 국립과학재단(NSF, National Science Foundation)
  NSF는 대학 연구소와 협력하여 양자 정보 과학 및 공학(QISE) 연구를 지원하는 다양한 프로그램을 운영 중입니다.
• 주요 대학 연구소

(2) 중국: 중국과학원 및 주요 양자 연구소

• 중국과학원(CAS, Chinese Academy of Sciences)
  중국 정부는 CAS를 중심으로 양자 통신 및 양자 암호 기술을 연구하고 있으며, 2016년 세계 최초의 양자 통신 위성인 ‘묵자(Micius)’를 발사하여 양자 보안 통신 테스트를 성공적으로 수행했습니다.
• USTC (중국과학기술대학, University of Science and Technology of China)
  중국의 USTC는 중국 양자 컴퓨팅 연구의 핵심 대학으로, 2020년에는 양자 컴퓨터 ‘지쑤장(Zuchongzhi)’를 개발하여 IBM 및 구글의 양자 컴퓨터보다 빠른 계산 속도를 시연한 바 있습니다.

(3) 유럽연합: Quantum Flagship 및 주요 연구소

• Quantum Flagship
  유럽연합(EU)은 ‘Quantum Flagship’이라는 10년간 10억 유로(약 1조 4천억 원) 규모의 연구 프로젝트를 통해 양자 컴퓨팅, 양자 통신, 양자 시뮬레이션, 양자 센서 분야를 집중적으로 지원하고 있습니다.
• 옥스퍼드 대학교 및 유럽 연구소

(4) 일본: 양자 이노베이션 전략 및 주요 연구소

• 리켄(RIKEN) 연구소 및 도쿄대 양자 네트워크 연구소
  일본 정부는 ‘양자 이노베이션 전략’을 통해 양자 컴퓨팅 연구를 적극적으로 지원하고 있으며, 리켄 연구소 및 도쿄대는 초전도 기반 양자 컴퓨팅 및 양자 네트워크 기술을 연구하고 있습니다.

(5) 대한민국: KIST 및 KAIST 연구소

• 한국과학기술연구원(KIST) 양자 정보 연구단
  KIST는 정부 지원을 받아 국가 양자 암호 기술 개발 및 양자 내성 암호 연구를 수행하고 있습니다.
• KAIST 및 서울대학교

 

3.2 민관 협력 사례와 주요 기업과의 협업

양자 컴퓨팅은 연구소와 대학뿐만 아니라, 민간 기업들의 참여가 필수적입니다. 현재 많은 IT 기업과 스타트업이 정부 및 연구소와 협력하여 연구를 진행하고 있으며, 이들은 실용적인 양자 컴퓨팅 기술을 개발하는 데 중요한 역할을 하고 있습니다.

(1) 미국: IBM, 구글, 마이크로소프트와의 협업

• IBM Quantum
  IBM은 미국 정부 및 MIT, 시카고대, UC버클리 등과 협력하여 초전도 기반 양자 컴퓨팅 기술을 개발 중이며, IBM Quantum Experience를 통해 연구자들이 클라우드에서 양자 컴퓨터를 활용할 수 있도록 지원하고 있습니다.
• 구글(Google Quantum AI)
  2019년 구글은 ‘양자 우위(Quantum Supremacy)’를 달성했다고 발표하였으며, 현재 미국 국방부 및 NASA와 협력하여 양자 컴퓨팅의 실용화를 연구하고 있습니다.
• 마이크로소프트(Microsoft Azure Quantum)
  마이크로소프트는 양자 알고리즘을 클라우드 컴퓨팅에 접목하는 연구를 진행 중이며, 미국 에너지부(DOE) 및 주요 대학 연구소와 협력하고 있습니다.

(2) 중국: 알리바바, 바이두, 텐센트의 양자 연구

• 알리바바 양자 연구소
  중국의 알리바바는 USTC와 협력하여 양자 클라우드 컴퓨팅 연구를 수행 중이며, 향후 상용화를 목표로 하고 있습니다.
• 바이두, 텐센트
  중국의 IT 기업들도 정부 연구소와 협력하여 양자 컴퓨팅 연구에 참여하고 있으며, AI 및 빅데이터 분석과 결합한 기술 개발을 추진하고 있습니다.

(3) 유럽: Atos, Airbus 및 스타트업과의 협력

• Atos (프랑스 IT 기업)
  Atos는 양자 컴퓨팅 시뮬레이터를 개발하여 연구소 및 기업에 제공하며, 프랑스 정부의 연구 프로젝트에도 참여하고 있습니다.
• Airbus (항공우주 분야 양자 연구)
  Airbus는 양자 기술을 활용하여 비행기 설계 최적화 및 복잡한 유체 역학 시뮬레이션 연구를 진행하고 있습니다.

(4) 일본 및 한국: NEC, 도요타, 삼성, SK텔레콤

• NEC 및 도요타
  일본 NEC는 양자 네트워크 연구를 주도하고 있으며, 도요타는 양자 컴퓨팅을 활용한 배터리 최적화 연구를 수행 중입니다.
• 삼성전자 및 SK텔레콤
  한국의 삼성전자는 KAIST와 협력하여 양자 컴퓨팅 기술 연구를 진행하고 있으며, SK텔레콤은 양자 보안 통신(QKD) 기술을 연구하여 5G 및 6G 보안에 적용하는 방안을 추진 중입니다.

 

4. 양자 컴퓨팅 개발을 위한 주요 정부 정책

양자 컴퓨팅 기술은 아직 초기 단계에 있지만, 각국 정부는 연구 개발(R&D) 지원을 강화하고, 국제적으로 기술 표준을 정립하며, 양자 기술을 관리할 규제 정책을 마련하고 있습니다. 이는 양자 기술의 경쟁력을 확보하고, 글로벌 기술 패권을 차지하기 위한 필수적인 조치입니다.

 

4.1 연구 개발(R&D) 지원 정책

양자 컴퓨팅은 국가 차원의 대규모 투자가 필요한 분야로, 정부는 연구 개발(R&D) 지원을 통해 혁신적인 기술 발전을 가속화하고 있습니다. 주요국의 R&D 지원 정책을 살펴보겠습니다.

 

(1) 미국: ‘국가 양자 이니셔티브(NQI) 프로그램’

• 미국은 2018년 ‘국가 양자 이니셔티브 법(National Quantum Initiative Act, NQI)’을 제정하고, 10년간 양자 컴퓨팅 연구에 대규모 투자를 단행했습니다.
• 2023년 기준으로 총 30억 달러(약 4조 원) 이상을 양자 기술 연구에 지원하고 있으며, 국립과학재단(NSF), 국립표준기술연구소(NIST), 에너지부(DOE) 등이 협력하여 다양한 연구 프로젝트를 진행하고 있습니다.
• 양자 컴퓨팅 연구소 설립을 확대하여 IBM, 구글, 마이크로소프트 등의 기업과 협력하는 민관 파트너십을 장려하고 있습니다.
• 미국은 국가 안보 및 경제적 이점을 고려하여 특정 국가(중국 등)와의 기술 협력을 제한하는 정책도 함께 추진하고 있습니다.

(2) 중국: 국가 주도의 양자 연구소 및 대규모 투자

• 중국은 국가 차원의 양자 연구소 설립에 적극 나서고 있습니다. 대표적으로 ‘중국 양자 정보 과학 국가 연구소(National Laboratory for Quantum Information Science)’가 있으며, 정부 주도로 운영됩니다.
• 2020년부터 2025년까지 1,500억 위안(약 30조 원) 규모의 양자 기술 연구 예산을 배정하여 연구소, 대학, 민간 기업을 지원하고 있습니다.
• 2016년에는 세계 최초의 양자 통신 위성 ‘묵자(Micius)’를 발사했으며, 이는 향후 양자 네트워크 및 보안 통신 기술 개발의 중요한 기반이 되고 있습니다.
• 중국과학기술대학(USTC)은 2020년 양자 컴퓨터 ‘지쑤장(Zuchongzhi)’을 발표하며 IBM과 구글의 기술력을 따라잡았다고 평가받았습니다.

(3) 유럽연합(EU): ‘Quantum Flagship’ 프로젝트

• 유럽연합(EU)은 2018년부터 10년간 10억 유로(약 1조 4천억 원) 규모의 ‘Quantum Flagship’ 프로젝트를 운영하고 있습니다.
• EU의 양자 연구는 독일, 프랑스, 네덜란드, 영국 등이 주도하고 있으며, 정부와 민간 기업(Atos, Airbus, IBM) 간의 협력을 강화하고 있습니다.
• 양자 컴퓨팅뿐만 아니라 양자 통신 및 양자 센서 기술 개발에도 중점을 두고 연구가 진행되고 있습니다.

(4) 일본: ‘양자 이노베이션 전략’

• 일본은 ‘양자 이노베이션 전략(Quantum Innovation Strategy)’을 통해 양자 컴퓨팅, 양자 센서, 양자 네트워크 개발에 집중하고 있습니다.
• 일본 정부는 리켄(RIKEN), 도쿄대, 오사카대 등과 협력하여 연구를 지원하고 있으며, NEC, 후지쯔 등 주요 기업도 양자 컴퓨팅 연구에 참여하고 있습니다.
• 일본의 목표는 2030년까지 독자적인 ‘일본형 양자 컴퓨터’를 개발하는 것입니다.

(5) 대한민국: ‘국가 양자 기술 로드맵’

• 한국 정부는 2021년 ‘국가 양자 기술 로드맵’을 발표하고, 2035년까지 3조 원 규모의 연구 개발 예산을 지원할 계획을 밝혔습니다.
• 한국과학기술연구원(KIST), KAIST, 서울대학교 등에서 양자 컴퓨팅, 양자 암호 기술 연구를 주도하고 있으며, 삼성전자 및 SK텔레콤 등도 참여하고 있습니다.
• 한국은 양자 암호 기술(QKD) 개발에 강점을 두고 있으며, 6G 네트워크 보안 분야와 연계하여 상용화를 추진하고 있습니다.

 

4.2 양자 기술 표준화 및 규제 정책

양자 기술이 실용화되기 위해서는 표준화된 프로토콜과 법적 규제가 필수적입니다. 표준이 없으면, 국가 간, 기업 간 기술 호환성이 떨어지고, 보안 문제가 발생할 가능성이 커집니다.

 

(1) 미국: 양자 보안 표준화 및 수출 규제 강화

• 미국 국립표준기술연구소(NIST)는 ‘양자 내성 암호(Post-Quantum Cryptography, PQC) 표준화 프로젝트’를 진행하고 있으며, 2024년까지 최종 표준을 확정할 예정입니다.
• 미 상무부는 ‘양자 기술 수출 규제’를 강화하여 중국 및 특정 국가가 미국의 양자 기술을 활용하는 것을 제한하고 있습니다.
• 미국 정부는 양자 네트워크 보안 프로토콜을 개발하여 군사 및 금융 시스템의 보안을 강화하고 있습니다.

(2) 중국: 자체 표준 확립 및 기술 독립 추진

• 중국은 독자적인 양자 기술 표준을 확립하기 위해 국가 양자 기술 표준 위원회를 운영하고 있습니다.
• 서방 국가의 기술 제재에 대비하여 양자 칩 및 양자 알고리즘을 자체적으로 개발하고 있습니다.
• 중국 정부는 양자 암호 통신망을 구축하고, 국가기관 및 금융 시스템에서 사용을 확대하고 있습니다.

(3) 유럽연합(EU): 국제 표준화 주도

• 유럽연합은 국제전기통신연합(ITU), 국제표준화기구(ISO)와 협력하여 양자 통신 및 양자 보안의 국제 표준화 작업을 진행하고 있습니다.
• 유럽의 Quantum Flagship 프로젝트는 국제 표준 제정에서 유럽이 주도적인 역할을 하도록 지원하고 있습니다.

(4) 일본: 양자 기술 규제 및 산업 표준 마련

• 일본은 양자 기술이 국가 안보 및 경제에 미치는 영향을 고려하여 산업 표준을 마련하고 있습니다.
• NEC, 도요타, 후지쯔 등이 참여하여 국내 양자 기술 표준을 개발하고, 글로벌 표준화 작업에 협력하고 있습니다.

(5) 대한민국: 양자 보안 및 인증 체계 개발

• 한국은 과학기술정보통신부 주도로 양자 보안 기술을 연구하고 있으며, 국가 차원의 양자 암호 통신망 구축 사업을 추진하고 있습니다.
• 삼성전자, SK텔레콤 등과 협력하여 양자 보안 통신(QKD) 기술을 국제 표준으로 만들기 위한 협력을 진행하고 있습니다.

 

5. 양자 기술 패권 경쟁: 국제 협력과 갈등

양자 기술은 21세기의 핵심 전략 기술로 자리 잡고 있으며, 글로벌 강대국들은 양자 컴퓨팅과 양자 통신에서 기술 우위를 확보하기 위해 치열한 경쟁을 벌이고 있습니다. 특히, 양자 기술이 국가 안보, 경제력, 정보 보호 등에 미치는 영향이 크기 때문에, 각국은 국제 협력과 동시에 기술 보호 정책을 강화하는 양면 전략을 펼치고 있습니다.

5.1 글로벌 기술 경쟁과 기술 보호 정책

양자 컴퓨팅과 관련된 주요 강대국(미국, 중국, 유럽연합, 일본 등)은 자국의 기술력을 보호하면서도 국제적인 주도권을 확보하기 위해 각종 정책을 시행하고 있습니다.

 

(1) 미국: 기술 보호 정책과 동맹국 협력 강화

미국은 양자 기술이 국가 안보에 미치는 영향을 고려하여, 중국을 비롯한 경쟁국과의 기술 협력을 제한하는 정책을 강화하고 있습니다.

• 양자 기술 수출 규제 강화

-  2023년 미국 상무부는 양자 컴퓨팅 관련 기술의 수출 통제를 강화

-  중국, 러시아, 북한, 이란 등과의 기술 협력 금지

-  미국 기업이 중국 연구소와 협력할 경우, 미국 정부의 사전 승인 필요

• ‘CHIPS and Science Act’ 및 양자 연구 투자

-  2022년 통과된 CHIPS and Science Act를 통해 양자 연구에 15억 달러(약 2조 원) 투자

-  IBM, 구글, 마이크로소프트 등과 협력하여 초전도 양자 컴퓨터 개발 가속화

• ‘National Quantum Initiative Act(NQI)’

- 국가 차원의 양자 연구소 및 프로젝트를 통해 미국이 세계 양자 기술 패권을 유지하도록 지원

- 국방부(DOD), NASA, NSF 등의 연구 기관과 함께 양자 기술 개발 진행

 

(2) 중국: 독자적 연구 개발과 국가 주도 프로젝트 확대

중국은 서방의 기술 제한에 대응하여 독자적인 연구 개발을 추진하며, 자국 내 연구소 및 기업을 중심으로 양자 기술 자립화를 추진하고 있습니다.

• 국가 양자 연구소 설립 및 대규모 투자

-  2020년, 중국은 양자 정보 과학 국가 연구소(National Laboratory for Quantum Information Science) 설립

-  2025년까지 1,500억 위안(약 30조 원) 투자 계획

• 양자 통신망 구축

-  베이징-상하이 간 2,000km 양자 보안 통신망 구축

- 세계 최초의 양자 통신 위성 ‘묵자(Micius)’ 발사

• 양자 컴퓨팅 경쟁에서 IBM과 구글 추격

-  2020년, 중국과학기술대학(USTC)은 양자 컴퓨터 ‘지쑤장(Zuchongzhi)’ 발표

-  IBM, 구글보다 더 빠른 성능을 기록했다고 주장

• 기술 보호 및 독점 전략

-  양자 기술 관련 해외 협력을 제한하고, 기술 유출 방지법 강화

-  중국 기업들이 서방 기업과 양자 기술 협력 시, 정부의 사전 승인 필요

 

(3) 유럽연합(EU): 국제 협력과 독립 전략 병행

유럽연합(EU)은 미국과의 협력을 유지하면서도 독자적인 기술력을 확보하기 위한 독립적인 연구 전략을 추진하고 있습니다.

• Quantum Flagship 프로젝트

-  2018년부터 10년간 10억 유로(약 1조 4천억 원) 투자

-  독일, 프랑스, 네덜란드 중심으로 양자 연구소 운영

• 국제 협력 및 기술 보호 정책

-  미국, 일본, 한국 등과 협력하여 양자 기술 표준화 작업 진행

-  중국과의 협력은 제한적으로 운영

 

(4) 일본: 기술 보호와 글로벌 협력 확대

일본은 양자 이노베이션 전략(Quantum Innovation Strategy)을 통해 미국 및 유럽과 협력을 확대하면서도, 자국의 연구 역량을 강화하고 있습니다.

• 리켄(RIKEN) 연구소, 도쿄대 등과 협력하여 양자 연구 수행
• 미국과 협력하여 양자 컴퓨팅 및 양자 보안 공동 연구 진행
• NEC, 후지쯔, 도요타 등 일본 대기업 중심으로 연구 개발 투자 확대

 

5.2 국제 협력을 위한 양자 기술 규범 및 협약

양자 기술은 국가 안보와 직결되기 때문에, 글로벌 차원의 협력 및 표준화 작업이 필요합니다. 이에 따라 주요 국제 협약이 논의되고 있습니다.

 

(1) 양자 기술 표준화 작업 (Quantum Standardization)

• 국제전기통신연합(ITU)과 국제표준화기구(ISO)가 양자 암호(QKD) 및 양자 컴퓨팅 표준을 마련 중
• 미국 NIST, 유럽 ETSI, 중국 CCSA 등 각국 기관이 협력하여 양자 보안 및 통신 표준화 작업 진행

(2) 양자 보안 국제 협약

• 2022년 ‘Post-Quantum Cryptography 국제 협약’ 논의 시작
• 미국, EU, 일본, 한국, 캐나다 등이 참여
• 양자 내성 암호(PQC) 표준을 공동으로 개발하고 공유
• 5G/6G 양자 보안 네트워크 구축 협력 논의

(3) 글로벌 연구 네트워크 협력

• 미국, 일본, 유럽연합이 ‘Quantum Internet Alliance’를 구축하여 양자 네트워크 기술 협력
• EU와 한국, 싱가포르 등은 양자 컴퓨팅 공동 연구 프로젝트 진행

 

6. 양자 컴퓨팅에 대한 정부의 산업 지원과 경제적 기대 효과

6.1 양자 기술이 국가 경제에 미치는 파급 효과

양자 컴퓨팅이 본격적으로 상용화될 경우, 다양한 산업에서 혁신이 촉진되며 국가 경제에 막대한 파급 효과를 미칠 것으로 예상됩니다.

 

(1) 금융 및 경제 모델링 혁신

• 금융 리스크 관리, 포트폴리오 최적화, 고빈도 거래(HFT) 등에 활용 가능
• JP모건, 골드만삭스 등 글로벌 금융 기관이 양자 알고리즘 기반 투자 전략 연구 진행
• 맥킨지 보고서(2023)에 따르면, 2035년까지 양자 컴퓨팅의 금융 산업 기여 효과는 700억 달러 이상

(2) 제약 및 신약 개발 가속화

• 양자 컴퓨터를 이용한 분자 시뮬레이션이 기존 슈퍼컴퓨터보다 수천 배 빠름
• 머크(Merck), 화이자(Pfizer) 등이 양자 컴퓨팅을 이용한 신약 개발 연구 착수
• 2024년까지 양자 기술이 신약 개발 프로세스를 30% 이상 단축할 것으로 예상

(3) 에너지 최적화 및 신재생 에너지 발전

• 양자 알고리즘을 이용해 전력망 최적화 및 배터리 성능 개선 가능
• 전기차 배터리 성능 개선, 태양광 및 풍력 발전 최적화를 통한 에너지 비용 절감

(4) 물류 및 공급망 관리 개선

• 양자 컴퓨팅을 활용한 최적의 배송 경로 계산 가능
• 아마존, DHL, UPS 등 글로벌 물류 기업이 양자 컴퓨팅을 활용한 물류 최적화 연구 진행 중

 

7. 양자 컴퓨팅의 윤리적·사회적 도전과 정부의 역할

양자 기술은 엄청난 가능성을 가지고 있지만, 동시에 여러 윤리적·사회적 도전을 동반합니다. 정부는 이러한 문제를 해결하기 위해 윤리적 규범을 마련하고, 적절한 정책적 대응을 추진해야 합니다.

7.1 양자 기술 발전에 따른 윤리적 문제

(1) 개인정보 보호 및 보안 문제

• 양자 컴퓨터가 기존 암호화 체계를 무력화할 경우, 민감한 개인 정보 보호가 어려워질 가능성
• 금융, 의료, 정부 데이터 등 대규모 정보 유출 위험 증가
• 정부 및 기업이 양자 보안 기술(QKD, PQC) 도입을 서둘러야 하는 이유

(2) 기술 불균형과 글로벌 디지털 격차 심화

• 양자 기술을 선점한 국가와 그렇지 못한 국가 간 경제력 및 안보 격차 심화
• 개발도상국이 첨단 기술 경쟁에서 뒤처질 가능성
• 국제 협력을 통해 공정한 기술 보급과 교육 지원 필요

(3) 군사적 악용 가능성 및 사이버전 확대

• 양자 기술이 군사적 목적으로 사용될 경우, 사이버전이 더욱 위험해질 가능성
• 적국의 보안 시스템을 무력화하는 공격 기술 개발 가능성
• 국제적 군비 경쟁을 방지하기 위한 양자 기술 규제 필요

(4) 윤리적 책임과 연구 투명성 부족

• 양자 컴퓨팅 연구의 투명성 부족 문제
• 기업과 정부의 독점으로 인해 연구 결과가 공개되지 않을 가능성
• 윤리적 감시 기구 및 연구 규범 마련 필요

 

7.2 정부의 역할과 정책적 대응

각국 정부는 양자 기술의 윤리적 문제를 해결하기 위해 다음과 같은 정책적 대응을 추진하고 있습니다.

 

(1) 양자 기술의 윤리적 사용을 위한 국제 규범 마련

• 유엔(UN) 및 국제전기통신연합(ITU)이 양자 기술 관련 윤리 규범 논의 중
• 국제 양자 보안 협약 체결을 통해 악용 방지 정책 마련 필요

(2) 개인정보 보호 및 보안 기술 개발 지원

• 미국 NIST, EU ETSI, 한국 KISA 등에서 양자 내성 암호(PQC) 연구 가속화
• 양자 보안 기술 도입을 의무화하는 법안 추진 필요

(3) 양자 기술의 공정한 보급 및 개발도상국 지원

• 세계은행(WB) 및 국제기구를 통한 기술 공유 및 교육 프로그램 확대
• 양자 컴퓨팅 연구 인프라 구축 지원 및 글로벌 연구 협력 확대

(4) 군사적 악용 방지 및 국제 군축 협약 추진

• 미국, EU, 일본 등은 ‘양자 기술 군사적 사용 금지’ 논의 진행 중
• 국제 협약을 통해 양자 기술을 평화적인 목적에 한정하는 방안 검토 필요

 

양자 기술을 선점하는 국가가 글로벌 기술 패권을 차지할 것

양자 기술은 단순한 연구 개발을 넘어 국가 전략의 핵심 요소가 되고 있으며, 향후 10~20년 내에 양자 컴퓨팅을 선점한 국가가 글로벌 기술 패권을 장악할 가능성이 높습니다.

• 양자 기술 경쟁에서 뒤처지는 국가는 경제력, 안보, 산업 경쟁력에서 심각한 불이익을 받을 가능성이 있음
• 따라서 각국 정부는 양자 기술 개발을 최우선 과제로 설정하고, 연구 개발 및 기술 보호 전략을 강화해야 함

양자 기술 시대, 정부의 역할이 더욱 중요해진다

양자 컴퓨팅의 시대가 도래하면서 정부의 역할은 기술 개발 지원뿐만 아니라, 국가 안보 보호, 산업 활성화, 윤리적 문제 해결까지 확대되고 있습니다.

향후 양자 기술을 어떻게 활용하고 관리하느냐에 따라, 국가의 미래 경쟁력이 결정될 것입니다.
따라서 각국 정부는 선제적인 연구 투자와 국제 협력 전략을 통해 양자 기술 시대를 주도할 준비를 해야 합니다.