2025년 이후, 양자컴퓨팅의 로드맵은?
- Frank So
- 5일 전
- 7분 분량
이 포스팅에서는 양자컴퓨팅 분야 메인 플레이어들의 로드맵을 통하여 앞으로의 방향을 알아봅니다.
이 글의 주요 핵심 포인트:
IBM, Google (구글), Microsoft (마이크로소프트), Rigetti (리게티), D-Wave (디웨이브), IonQ (아이온큐), Quantinuum (퀀티넘), Intel (인텔), Amazon (아마존) 같은 양자컴퓨팅의 메인 플레이어들은 이미 양자우위를 실현하기 위한 여러 방법론과 계획들을 담은 로드맵을 발표하였습니다.
이 로드맵들은 초전도체 (superconducting) 방식, 이온트랩 (trapped ions) 방식, 위상학적 (topological) 큐비트와 양자 어닐링 (quantum annealing) 등의 여러 양자 아키텍쳐에 관계된 가까운 미래에 상용 계획과 장기적인 장애허용 (fault-tolerant) 컴퓨팅의 마일스톤을 주로 다루고 있습니다.
이 플레이어들은 최적화, AI, 과학 시뮬레이션에서 혁신적인 변화를 예상하고 있지만 아직도 큐비트의 안정성, 오류 정정, 확장성, 그리고 고전 컴퓨팅 (이진법의 디지털 컴퓨팅)과의 연동의 난제를 가지고 있습니다.
양자 역학을 이용하여 기존 디지털 컴퓨팅 계산의 한계를 뛰어 넘는 양자 컴퓨팅은 상업용과 연구용으로 빠른 발전을 하고 있습니다. 2025년 초에는 IBM, Microsoft, Rigetti Computing, D-Wave, IonQ, Quantinuum, Intel, Pasqal, Amazon등의 메이저 기업들이 전문가나 CEO 등을 통하여 양자 컴퓨팅의 로드맵과 앞으로의 기술 예측을 하였습니다. 이 정보들을 기반으로 이 글을 정리해 보았습니다.
참고로 이 글은 모든 양자 컴퓨팅을 통틀어 정리하는 것이 아닙니다. 그리고 양자 컴퓨팅의 기술 기반에 따라 큐비트 개수도 천차만별에 항상 큐비트가 많다고 좋은 것이 아닙니다. 왜냐하면 각 큐비트마다의 오류율이 중요하기 때문이죠. 큐비트의 수가 많다고 그 양자 컴퓨터가 각 큐비트당 오류율이 현저히 낮은 큐비트를 이용하며 큐비트의 수가 적은 컴퓨터보다 나은 것이 아니지요. ^^;
IBM
로드맵
2033년까지 업데이트되는 IBM의 로드맵은 2025년까지 4,000큐비트 이상의 양자 중심 슈퍼컴퓨터를 목표로 하며, 파라메트릭 회로로 5,000개의 게이트를 실행하기 위한 회로 품질 개선에 중점을 둡니다. 최대 16,632큐비트를 지원하는 IBM Quantum System Two와 같은 모듈식 아키텍처를 활용하여 유틸리티 규모의 워크로드를 목표로 합니다.
주요 마일스톤
Heron (헤론) 프로세서의 진전을 입증하고 2025년 이후 확장 계획을 수립하여 양자 오류 수정 및 미들웨어 자동화를 강조합니다.
전문가 예측
CEO 아르빈드 크리슈나(Arvind Krishna)는 최근 성명에서 양자 컴퓨팅이 비즈니스의 핵심 차별화 요소가 되어 최적화 및 시뮬레이션을 위한 새로운 알고리즘을 가능하게 할 것이라고 예측합니다. IBM의 연구원들은 화학 및 재료 과학 분야에서 단기적인 이점을 보고 있습니다.
GOOGLE (구글)
로드맵
2020년에 요약된 Google의 로드맵은 2019년 53큐비트 Sycamore (시카모어) 프로세서(Google Quantum AI Roadmap)로 양자 우위를 기반으로 2029년까지 유용하고 오류가 수정된 양자 컴퓨터를 목표로 합니다. 그들은 Willow (윌로우) 칩에 대한 최신 업데이트와 함께 논리적 큐비트와 확장성에 중점을 두고 있습니다.
주요 마일스톤
논리적 큐비트 프로토타입으로 Milestone 2를 달성하여 물리적 큐비트를 증가시켜 오류 감소를 보여주었습니다. 산타바바라 캠퍼스는 10년 동안 수십억 달러를 투자하여 이러한 노력을 지원합니다.
전문가 예측
순다르 피차이(Sundar Pichai) CEO는 2021년 I/O 발표에서 기후 변화와 신약 개발과 같은 글로벌 과제를 해결하는 데 있어 양자 컴퓨팅의 역할을 강조했습니다. 그는 퀀텀의 도래를 5년에서 10년 사이로 못을 박았습니다. 퀀텀 AI를 이끄는 하르트무트 네븐(Hartmut Neven) 박사는 2029년 목표를 달성하고 AI와 시뮬레이션의 혁신적인 영향을 예측할 수 있다고 확신합니다.
MICROSOFT (마이크로스프트)
로드맵
양자 사이트에 자세히 설명되어 있는 Microsoft의 로드맵은 토폴로지 큐비트에 중점을 두고 Foundational(기본), Resilient(복원력) 및 Scale(확장)의 세 가지 수준을 통해 유틸리티 규모 양자 컴퓨팅을 대상으로 합니다. 2025년 2월에는 하드웨어로 보호되는 큐비트를 활용하여 100만 큐비트로 확장할 수 있도록 설계된 Majorana 1 프로세서를 출시했습니다. 마이크로소프트는 또한 연구 파트너십을 통해 아톰 컴퓨팅(Atom Computing)과 퀀티넘(Quantinuum)과 같은 다른 회사들과 연결되어 있습니다.
주요 마일스톤
2023년 5월 네이처(Nature)에 발표된 마요라나 제로 모드(Majorana zero modes)로 돌파구를 마련했으며, DARPA의 US2QC 프로그램의 일환으로 수십 년이 아닌 몇 년 안에 내결함성 프로토타입을 구축할 계획입니다.
전문가 예측
CEO인 사티아 나델라(Satya Nadella)는 양자 컴퓨팅을 근본적인 변화로 보고 있으며, 새로운 과학적 발견을 할 수 있을 것으로 예측합니다. 에든버러의 크리스 휴넨(Chris Heunen) 교수는 마이크로소프트의 로드맵에 대해 언급하면서 향후 몇 년 안에 진전을 이룰 것으로 예상하며 이를 신뢰할 수 있다고 평가했고, 공동 창립자이자 전 CEO인 빌 게이츠(Bill Gates)는 5년 이내에 실용화될 것으로 보고 있습니다.
RIGETTI COMPUTING (리게티 컴퓨팅)
로드맵
2024년 3분기에 업데이트된 리게티의 로드맵은 2025년 중반까지 36큐비트 시스템, 연말까지 100큐비트 이상을 계획하고 있으며, 장기적 목표는 336큐비트 Lyra (라이라) 시스템입니다. 리게티는 초전도 기반의 큐비트 및 다중 칩 아키텍처에 중점을 두고 정밀도를 위해 ABAA(Alternating-Bias Assisted Annealing) 를 활용합니다.
주요 마일스톤
84큐비트의 Ankaa-3 시스템을 출시하여 2024년까지 99% 이상의 2큐비트 게이트 충실도를 달성했습니다. 리게티의 모듈식 접근 방식은 기계 학습 및 최적화의 실제 적용을 목표로 합니다.
전문가 예측
CEO인 수보드 쿨카르니(Subodh Kulkarni) 박사는 회사 게시물에서 양자 컴퓨팅 시스템의 실용화를 위해 노력할 것이라고 말하면서 "Ankaa-3의 놀라운 성능은 초전도 양자 컴퓨팅 분야에서 우리의 리더십을 강화할 것"이라며 "빠른 게이트 속도와 잘 정립된 제조 공정 등 많은 장점으로 인해 고성능 양자 컴퓨터의 성공 방식이라고 생각합니다"라고 덧붙였습니다.
PASQAL (파스칼)
로드맵
Pasqal(파스칼) 의 로드맵은 중성 원자 양자 컴퓨터를 확장하여 산업에 실용적인 응용 프로그램을 제공하는 데 중점을 두고 있습니다. 이 회사는 비즈니스 운영에 원활하게 통합되는 상업적으로 유용한 시스템을 개발하는 데 중점을 두고 있습니다. 이 로드맵은 현재 100+ 큐비트에서 2026년까지 10,000큐비트로 가는 방향을 간략하게 설명하며, 확장 가능한 논리 큐비트와 양자 오류 수정(QEC, Quantum Error Correction)에 중점을 둡니다. Pasqal은 2025년까지 이러한 하드웨어 가속 알고리즘이 프로덕션 환경으로 전환될 것으로 예상합니다.
주요 마일스톤
100큐비트 이상의 양자 프로세서를 엔드 유저에게 배포하여 소프트웨어 개발 및 산업 사용 사례 탐색을 촉진합니다. 하드웨어 가속 알고리즘이 프로덕션 환경으로 전환될 것으로 예상되는 시점은 2025년으로 예상됩니다. 2026년에는 확장 가능한 논리 큐비트를 갖춘 10,000큐비트 시스템을 도입하여 내결함성 양자 컴퓨팅을 향한 여정을 가속화할 것으로 예상됩니다.
전문가 예측
Pasqal의 리더십은 산업화 및 글로벌 확장에 대한 회사의 약속을 강조합니다. 공동 설립자인 조르주-올리비에 레이몬드(Georges-Olivier Reymond)는 "Pasqal은 산업화와 국제 개발에 전념하고 있으며, 우리 팀은 기본적인 양자 연구를 최첨단 산업 응용 분야로 전환하고 있습니다. 우리는 전 세계적으로 제조 시설을 확장하고 있으며 사우디 아라비아 및 기타 지역에 새로운 사무실을 개설하고 있습니다. 우리의 목표는 양자 컴퓨터에 대한 증가하는 시장 수요를 충족하고 양자 컴퓨팅 산업에 상당한 영향을 미치는 것입니다."
D-WAVE (디웨이브)
로드맵
양자 어닐링의 선두 주자인 D-Wave는 최근 발표된 정보 D-Wave의 Qubits 2025 컨퍼런스에 따르면 AI/ML 워크로드에 대한 지속적인 개선을 통해 현재 1,200큐비트를 선보이고 4,400큐비트로 확장할 계획인 Advantage2 시스템을 개선하는 데 중점을 두고 있습니다. 그들의 로드맵은 Mastercard 및 NTT Docomo와 같은 고객이 이미 사용하고 있는 실용적인 응용 프로그램을 강조합니다.
주요 마일스톤
최적화를 위해 AI와 통합한 Leap 양자 클라우드 서비스를 출시하고, Pattison Food Group의 2024년 스케줄링에 투입되는 시간을80% 감축하는 등의 고객 성공담을 보고했습니다.
전문가 예측
CEO 앨런 바라츠(Alan Baratz) 박사는 2025년 1월 CNBC 인터뷰에서 D-Wave의 기술이 오늘날 가치를 제공하고 있으며 상용 애플리케이션의 성장을 예측한다고 말했습니다.
IONQ (아이온큐)
로드맵
2020년에 제시된 IonQ의 로드맵은 2025년 내에 광범위한 양자 이점을 목표로 하며, 이온트랩 기술에 초점을 맞추고 있습니다. 그들은 데이터 센터를 위해 Forte Enterprise와 같은 랙 장착형 모듈식 시스템을 계획하고 2025년에 바륨 (barium) 큐비트를 사용하는 Tempo를 선보입니다.
주요 마일스톤
2020년에 32큐비트 시스템을 달성했으며, 기후 변화 애플리케이션을 위한 약450개의 알고리즘 큐비트를 계획하고 AWS, Microsoft 및 Google Cloud와 파트너십을 맺었습니다.
전문가 예측
피터 채프먼(Peter Chapman) 전 CEO는 2024년 웨비나에서 IonQ의 기술이 상업적 양자 이점의 중추적인 역할을 할 것이라고 예측하면서 물리적 수보다 알고리즘적 큐비트를 강조했습니다. 김정상 전 CTO는 2022년 논문에서 이온트랩이 충실도와 확장성을 주도할 것으로 예측했습니다.
QUANTINUUM (퀀티넘)
로드맵
2024년 9월에 공개된 Quantinuum (퀀티넘) 의 가속화된 로드맵은 현재 56큐비트, 양자 수가 200만 개가 넘는 Apollo (아폴로) 시스템을 통해 2030년까지 보편적이고 내결함성 양자 컴퓨팅을 목표로 합니다. 그들은 이온트랩 아키텍처와 논리적 큐비트에 중점을 둡니다.
주요 마일스톤
2024년에 Microsoft와 함께 12개의 논리 큐비트를 시연하여 "three 9's" 충실도를 달성하고 과학적 워크플로를 위해 Azure Quantum Elements와 통합했습니다.
전문가 예측
CEO인 라지브 하즈라(Rajeeb Hazra) 박사는 2024년 보도 자료에서 2030년까지 과학적, 상업적 이점을 달성하여 1조 달러 규모의 시장을 예측할 수 있다고 확신합니다. 그는 "우리는 양자 컴퓨팅을 활용하여 대규모 과학 및 상업 응용 프로그램을 다루는 명확하고 입증 가능한 경로를 가진 유일한 회사입니다. 기술 발전을 주도한 입증된 기록과 글로벌 고객 및 파트너의 변함없는 신뢰를 바탕으로 우리는 보편적인 완전 내결함성 양자 컴퓨팅을 달성하기 위한 업계에서 가장 신뢰할 수 있는 로드맵을 보유하고 있다고 확신합니다."라고 덧붙였습니다.
INTEL (인텔)
로드맵
최근 연구에서 자세히 설명되었던 인텔의 양자 컴퓨팅 개발은 실리콘 기반 스핀 큐비트에 초점을 맞추고 있으며, 터널 폴스(Tunnel Falls) 칩은 제조 가능성에 대한 진전을 나타냅니다. 구체적인 일정은 공개되지 않았지만 CMOS 기술을 사용하여 확장성을 목표로 합니다.
주요 마일스톤
300mm (나노미터) 스핀 큐비트 웨이퍼에 대한 2024년 Nature 논문을 발표하여 균일성과 충실도를 입증하고 연구자들이 Tunnel Falls를 실험에 사용할 수 있도록 했습니다.
전문가 예측
인텔의 연구원들은 CMOS 접근 방식이 장기적으로 내결함성 시스템을 위한 잠재력과 함께 대량 생산을 가능하게 할 것으로 예측합니다. 2019년 마이크 메이베리(Mike Mayberry) 전 CTO도 10년 말에 양자 컴퓨팅 로드맵의 융합이 수렴될 것으로 예측하며 "약 10년 후라고 말할 수 있습니다. 업계에는 양자 컴퓨팅이 이미 여기에 있다고 말하는 사람들이 있습니다. 우리의 관점에서 볼 때, 양자 컴퓨터가 흥미로운 일을 할 수 있는 시점은 약 10년 후입니다."라고 말했습니다.
AMAZON (아마존)
로드맵
Amazon은 AWS를 통해 관리형 양자 서비스를 위한 Amazon Braket(브라켓) 을 제공하고, 오류 수정 비용을 최대 90%까지 절감할 수 있는 Ocelot 칩을 2025년 2월에 출시했으며, Quantum Solutions Lab 및 Center for Quantum Computing을 통해 연구를 지원합니다. 완전한 양자 컴퓨터에 대한 고정된 일정이 없으며 클라우드 통합에 중점을 둡니다.
주요 마일스톤
고객준비 (customer readiness) 를 위해 2024년 11월 Quantum Embark 프로그램을 도입했으며 Braket에서 IonQ 및 Rigetti와 같은 하드웨어 제공업체와 협력합니다.
전문가 예측
AWS 양자 팀은 Ocelot 칩이 실제 적용을 가속화하면서 클라우드 컴퓨팅에 대한 혁신적인 영향을 예측합니다. 리처드 P. 파인만(Richard P. Feynman) 칼텍(Caltech) 이론물리학과 존 프리스킬(John Preskill) 교수는 링크드인(LinkedIn)에 "네이처(Nature)지에서 오늘 칼텍(Caltech)의 AWS 양자 컴퓨팅 센터(AWS Center for Quantum Computing)에서 만든 새로운 양자 칩인 오셀롯(Ocelot)의 측정 결과를 발표했습니다. 아직 갈 길이 멀지만, 우리는 오셀롯의 독특한 아키텍처가 세상에 도움이 되는 양자 유틸리티로 가는 길을 단축할 수 있기를 희망합니다."라는 글을 올렸습니다.
OXFORD IONICS (옥스포드 아이오닉스)
로드맵
Oxford Ionics는 100만 큐비트 이상의 확장 가능하고 내결함성 양자 컴퓨팅을 달성하는 것을 목표로 Foundation, Enterprise-grade, Value at Scale의 3단계 로드맵을 설명했습니다. 이 회사는 트랩 이온 큐비트와 함께 독점적인 전자 큐비트 제어 방법을 사용하여 레이저를 전자 제어로 대체하여 표준 반도체 공정을 통해 충실도와 제조 가능성을 개선합니다.
주요 마일스톤
Foundation: 99.99% 충실도의 16-64큐비트 시스템으로, 이미 영국의 National Quantum Computing Centre 및 독일의 Cyberagentur와 같은 기관에 제공되었습니다.
Enterprise-grade: 99.99% 충실도의 256큐비트 시스템으로, 양자-AI 통합 및 QEC 연구와 같은 상용 애플리케이션을 대상으로 합니다.
Value at Scale: 10,000+ 큐비트 장치는 핵심 시스템 설계를 복제하여 2027년에 출시될 계획이며, 이를 통해 경쟁사에 비해 더 적은 물리적 큐비트로 광범위한 애플리케이션을 구현할 수 있습니다.
전문가 예측
Oxford Ionics의 CEO인 Chris Ballance 박사는 확장성과 매우 낮은 오류율을 실제 영향력을 발휘하기 위한 열쇠로 강조합니다: "오늘 우리가 공개한 로드맵은 개념 증명 시연을 넘어 실제 영향력으로 이 분야를 이동시키는 데 필수적인 요소인 규모와 충실도를 결합합니다. 이러한 장치를 최종 사용자에게 계속 제공할 수 있게 되어 기쁩니다."
비교 분석: 로드맵과 예측
기업명 | 주요 마일스톤 | 시점 | 전문가 예측 |
IBM | 양자 기반 슈퍼컴퓨터 | 2025 | CEO Arvind Krishna의 비즈니스 차별화 |
오류가 수정된 양자 컴퓨터 | 2029 | CEO Sundar Pichai의 AI를 위한 혁신 | |
Microsoft | 토폴로지 큐비트를 사용하는 백만 큐비트 칩 | 새로운 목표 | 근본적인 변화, CEO Satya Nadella |
Rigetti | 100큐비트 이상 | 2025년 말 | 2025년까지 실용화, CEO Dr. Subodh Kulkarni |
D-Wave | 7,000개 이상의 큐비트를 탑재한 Advantage2 | 진행중 | CEO Dr. Alan Baratz가 발표한 오늘의 가치 제공 |
IonQ | 광범위한 양자 이점 | 2025 | 상업적 사용을 위한 중추적인 기사: 전 CEO Peter Chapman |
Pasqal | 1만개의 큐비트 | 2026 | 확장 가능한 논리 큐비트 및 양자 오류 수정(QEC)에 대한 강조 |
Quantinuum | 내결함성 컴퓨팅 | 2030 | 1조 달러 규모의 시장, CEO Dr. Rajeeb Hazra |
Intel | 확장 가능한 스핀 큐비트 | 진행중 | 연구원에 의한 대량 생산 실현 |
Amazon | Ocelot 칩의 오류 감소소 | 2025 | 클라우드를 위한 혁신, AWS 팀 |
Oxford Ionics | 규모에 맞는 가치 창출 | 2027 | 현실 세계에 미치는 영향을 추구, CEO Chris Ballance |
비판과 논쟁
이 기업들은 로드맵을 이행하기 위해 열심히 노력하고 있지만, 직면한 과제는 만만치 않습니다. 양자 컴퓨팅은 아직 초기 단계에 있으며 하드웨어, 소프트웨어 및 확장성에서 상당한 장애물이 있습니다. 가장 큰 문제 중 하나는 결맞음(decoherence)과 오류율(error rate)인데, 양자 정보의 기본 단위인 큐비트는 매우 취약하고 환경적 간섭으로 인해 양자 상태를 잃기 쉽습니다. 의미 있는 계산을 할 수 있을 만큼 충분히 오랫동안 안정성을 유지하는 것은 여전히 주요 장애물로 남아 있습니다.
확장성은 또 다른 과제입니다. IBM 및 Google과 같은 회사는 수백 개의 큐비트가 있는 양자 프로세서를 시연했지만 수백만 개의 상호 연결되고 오류가 수정된 큐비트로 대규모 기계를 구축하는 것은 여전히 현실과 거리가 멉니다. 하드웨어 제약은 어려움을 가중시키며, 대부분의 양자 시스템은 비용이 많이 들고 확장하기 어려운 특수 재료와 제조 공정을 사용하여 절대 영도에 가까운 극한의 냉각이 필요합니다.
소프트웨어 측면에서 양자 알고리즘과 프로그래밍 언어는 아직 초기 단계에 있습니다. 강력한 소프트웨어 환경 시스템이 존재하는 기존 컴퓨팅과 달리 양자 개발 도구는 여전히 제한적입니다. 또한 양자 시스템을 기존의 기존 인프라와 통합하는 것은 채택에 또 다른 장벽이 됩니다.
참고:
