양자컴퓨팅은 기존 컴퓨터로는 수 억년이 걸릴 매우 복잡한 문제를 며칠 몇 시간 내에 신속히 해결할 것을 약속한다. 미국 정부는 초기 산업 주도를 위해 양자 컴퓨팅을 육성하기 위해 국가퀀텀이니셔티브엑트(National Quantum Initiative Act, NQIA)를 2018년 12월 법으로 제정됐다.

그에 앞서 미국 상무부 국립 표준기술연구소(National Institute of Standards and Technology, NIST)는 캘리포니아 멘로파크의 비영리기구 SRI인터네셔널(SRI International)과 연구개발 협력을 체결, 미국 양자 컴퓨팅 산업 육성을 위한 컨소시엄을 구성했다.

12일(현지시각) 미국 반도체전문지(semiengineering.com, SEMI)에 따르면 양자경제개발컨소시엄(Quantum Economic Development Consortium, QEDC 또는 QED-C) 그룹은 미국 양자산업 조성에 관심이 있는 공공 및 민간단체로 구성된다. 이 그룹은 시장과 실제 사례를 식별하고 연구 메트릭스, 표준제정과 양자 인력개발에 노력한다. 이러한 노력을 지원하는 정부 기관에는 NIST, 국립과학재단 (National Science Foundation, NSF) , 국방부(DoD), 에너지(DoE)를 망라한다.

이론적으로 양자 컴퓨터는 암호화를 쉽게 해독 할 수 있기 때문에 양자 컴퓨팅의 초기 우위를 차지하는 것은 국가 안보 문제로 간주된다. 중국과 러시아 등이 양자 컴퓨터 연구개발에 막대한 투자를 하는 것도 이런 이유다.

2020회계 연도에 제안 된 양자 분야 미국R&D 자금은 4억4000만 달러로 NIST, NSF, DoE, DoD에 투입, NSF와 DoE 산하에 최대 10개의 연구소가 설립 될 예정이다.

QEDC멤버십은 산업계, 학계 및 정부기관에 개방됐다. 아마존(Amazon), 구글(Google), ARM, AT&T, 보잉(Boeing), 시티(Citi), IBM, 인텔(Intel), Keysight, KLA, 록히드마틴(Lockheed Martin), 허니웰(Honeywell), 마이크로칩/마이크로세미(Microchip / Microsemi) 등 60여 곳 회원이 가입했다.

QEDC는 최근 SEMICON West에서 양자 정보과학을 전파하며 공급망을 활성화하는 것이었다. IBMQ 등은 초기단계 퀀텀 컴퓨팅 장치로 양자의 기계적 특성을 활용한 복잡한 문제의 신속한 해결 솔루션을 실험 중이다. 업계는 양자 컴퓨팅이 반도체 산업과 유사한 경로를 따라갈 수 있기를 희망한다.

양자 R&D에서 죽음의 계곡은 QEDC가 노력을 집중하고 있는 분홍색 화살표다. credit: SEMI/QEDC/SRI International.

QEDC는 정부가 기본 R&D를 지원하고, 업계는 공급망 구축, 제조 가능성, 테스트 및 평가를 담당한다는 구상이다. 기술 발전으로 업계 참여는 초기 단계를 넘어섰다.

QEDC의 부책임자 셀리아 머즈바허(Celia Merzbacher)는“중간에는 죽음의 계곡(Valley of Death)이 있다. 이 공간은 발견 단계에서 시제품을 개발하려 노력하는 단계다. 프로토타이핑을 하고 무언가 잠재적으로 가치가 있다는 것을 증명하는 것이 QEDC 역할”이라고 SEMI 인터뷰에서 말했다.

QEDC 요셉 브로즈(Joseph Broz)에 따르면 일반적으로 양자 컴퓨팅 장치 개발 기간을 5년이 걸린다. 초기 3년은 목적에 맞는 장치를 고안, 1년간 데이터 생성, 이후 1년은 데이터 분석이 필요하다. 그는 초기 3년을 3개월로 축소해야 한다고 말한다.

그는 “퀀텀장치는 이제 기술적 이점에서 엔지니어링 실용성 단계다. 감지, 통신 및 계산 분야에서 현재 시끄러운 중간규모 퀀텀(noisy intermediate-scale quantum, NISQ) 장치의 약속과 기회는 탁월하다…”그것을 상업적으로 확장하는 것은 이 컨소시엄의 주제” 라고 말했다.

한편, BCG(Boston Consulting Group)에 따르면 센싱, 통신 및 컴퓨팅 등 양자 시장이 3 단계로 성장할 것이라고 말했다. 첫 번째 단계는 향후 5년 동안 20억 달러에서 50억 달러의 영업이익을 창출할 예정이다. 오류율, 노이즈 제거가 큰 장애물인 NISQ 단계다. 10년간 시장은 250억~500억 달러로 증가할 것이다. 풀 스케일 내결함성 및 모듈식 아키텍처를 사용할 수 있게 되면 약 20년간 시장은 450억 달러에서 850억 달러에 이를 전망이다.