양자컴퓨터가 산업에서 쓰이려면 큐비트 숫자를 늘리는 것만으로는 부족하다. 빠른 연산과 오류정정은 물론 시스템을 확장할 수 있어야 하고, 복잡한 부품을 안정적으로 생산해 비용까지 낮출 수 있어야 한다. 기존 GPU와 고성능컴퓨팅(HPC)에 양자프로세서(QPU)를 연결해 실제 산업의 문제를 풀 수 있는 환경도 필요하다. 프랑스 광양자컴퓨팅 기업 콴델라(Quandela)가 이 과정에서 한국의 반도체와 첨단 제조 역량을 파트너로 지목했다.
콴델라는 28일 서울에서 기자간담회를 열고 한국 사업 전략과 오류정정 양자컴퓨팅(Fault-Tolerant Quantum Computing, FTQC) 구현을 위한 중장기 기술 로드맵을 공개했다. 니콜로 소마스키(Niccolo Somaschi) 콴델라 공동창업자 겸 대표이사는 이날 향후 2년간 국내에서 하드웨어 제조와 시스템 통합, AI·GPU·HPC 연계 운영 등 세 분야의 전략 파트너를 발굴해 공동개발과 기술 협력을 추진하겠다고 밝혔다.
2017년 프랑스 국립연구소에서 개발한 기술을 상용화하기 위해 스핀오프(연구조직에서 독립해 별도 기업으로 분사)한 콴델라는 광자를 이용하는 양자컴퓨팅 기술을 개발해왔다. 현재 인력은 150명을 넘어섰으며 절반 이상이 박사학위 이상을 보유한 전문 인력이다. 하드웨어에 그치지 않고 소프트웨어와 알고리즘, 기존 컴퓨팅 인프라와의 통합까지 전체 스택을 개발하는 방향을 택했다.
사업 범위도 연구에서 산업 적용으로 이어지고 있다. 이날 발표에서는 엔비디아와의 QPU·GPU 통합을 비롯해 토탈, 오렌지, 롤스로이스 등과의 협력 사례가 소개됐다. 에너지와 사이버보안, 항공 분야 등에서 고객과 알고리즘을 공동개발해 실제 산업 문제에 양자컴퓨팅을 적용하는 작업도 진행하고 있다.
콴델라 기자간담회에서 니콜로 소마스키 대표가 발표를 하고 있다. (사진 제공: 콴델라)
유럽의 양자기술에 한국 제조 결합…24개월 공동개발 추진
콴델라가 한국을 주목하는 이유 가운데 하나는 제조 역량이다. 연구실에서 작동하는 양자컴퓨터를 산업에서 사용할 수 있는 제품으로 만들려면 시스템의 성능뿐 아니라 반복 생산과 품질 검증, 비용 최적화까지 가능해야 한다.
향후 2년간 국내에서 추진할 협력도 제조부터 실제 운영까지 이어진다. 첫 번째는 광양자 하드웨어 제조다. 집적광자회로(PIC), 전자집적회로(EIC), 단일광자원, 초전도 나노와이어 검출기의 이종 집적 기술을 중심으로 국내 파트너와 협력한다. 반도체 공정과 첨단 패키징, 웨이퍼 수준 테스트, 정밀 광정렬 등의 제조 역량을 활용해 양산 적합성을 검증할 수 있는 광자 모듈을 개발하고 공동 제조 로드맵을 마련한다.
두 번째는 극저온 제어와 시스템 통합이다. 2~4K급 극저온 플랫폼과 실시간 피드포워드, 고속 제어 전자장치를 중심으로 저지연 제어 시연기와 통합 시험환경을 구축하는 방안을 제시했다.
세 번째는 AI·GPU·HPC와 양자컴퓨팅을 함께 운영하기 위한 기술이다. 오류정정 디코딩과 AI·GPU 연계, HPC·클라우드 통합 기술을 개발하고 국내에서 QPU-HPC 통합 개념검증(PoC)을 추진한다.
한국 기업과 연구기관이 참여하는 양자 제조 컨소시엄 구성 방향도 내놨다. 콴델라는 기술과 시스템 로드맵, 유럽에서 축적한 QPU 배치·운영 경험을 제공하고 국내 파트너는 반도체와 광자, 첨단 제조, 시스템 통합 역량을 맡는 방식이다. 기존 지식재산권(IP)은 각 기관이 보유하고 공동개발 과정에서 새롭게 만들어지는 IP는 역할과 기여도에 따라 공유하는 원칙도 제시했다.
현장에서는 한국과 프랑스의 역할을 결합할 경우 양자컴퓨팅 산업에서 경쟁력을 확보할 수 있다는 점도 여러 차례 언급됐다. 프랑스와 유럽이 축적한 양자컴퓨팅 전문성에 한국의 제조 기반과 산업별 활용 역량을 연결한다는 접근이다.
콴델라는 국내 양자컴퓨팅 생태계와의 협력도 추진하고 있다. 발표에서는 KAIST와의 협력이 언급됐으며 금융과 산업 분야를 포함한 실제 활용 가능성도 제시됐다. 다만 현재 협의를 진행 중인 개별 국내 기업과 구체적인 사업 단계는 공개하지 않았다.
광자냐 물질이냐 대신 ‘결합’…FTQC로 가는 네 가지 조건
콴델라가 한국에서 추진하는 제조 협력의 종착점은 FTQC다. 양자 연산 과정에서 발생하는 오류를 감지하고 보정하면서 장시간 복잡한 계산을 수행할 수 있는 시스템을 만드는 것이 목표다.
콴델라는 이를 위해 해결해야 할 과제로 시스템 자원 소요 최소화, 고속 연산, 모듈형 확장성과 광 네트워크, 대규모 제조 역량 등 네 가지를 제시했다.
양자컴퓨팅 기술에는 빛을 이용하는 광자 기반 큐비트와 물질을 이용하는 큐비트 등 서로 다른 접근법이 존재한다. 이날 발표에서는 각각의 기술이 장점과 한계를 가지고 있어 어느 한쪽만으로 네 가지 과제를 모두 해결하기 어렵다는 점이 언급됐다.
광자 큐비트는 빛을 이용하기 때문에 빠른 연산과 모듈화, 연결에 유리하다. 반면 논리적인 연산 과정에서 효율성을 높여야 하는 과제가 있다. 콴델라는 광자 기술에 반도체 스핀 기술을 결합해 서로 다른 방식의 장점을 활용하는 아키텍처를 개발하고 있다.
결국 논리 큐비트를 구현하기 위해 얼마나 많은 시스템 자원이 필요한지도 경쟁력과 직결된다. 양자컴퓨터의 규모가 커질수록 시스템의 물리적 크기와 부품 수, 비용도 함께 늘어나기 때문에 적은 자원으로 오류정정이 가능한 논리 큐비트를 구현해야 산업 규모로 확장할 수 있다는 설명이다.
대규모 제조 역량을 기술 로드맵의 한 축으로 둔 것도 같은 맥락이다. 양자컴퓨터 역시 반복 생산이 가능한 제품으로 만들어야 비용을 낮추고 산업 현장으로 공급할 수 있다. 콴델라는 반도체 제조 기술을 활용해 광자 기반 시스템의 생산성과 확장성을 확보한다는 방향을 제시했다.
콴텔라코리아 김유석 대표
QPU와 GPU를 동시에…양자컴퓨터를 기존 컴퓨팅 안으로
양자컴퓨팅이 기존 컴퓨터를 모두 대체한다는 접근도 아니다. 이날 콴델라는 양자컴퓨터와 기존 컴퓨팅 인프라를 통합해야 한다는 점을 여러 차례 언급했다. AI와 GPU, HPC가 담당하는 연산과 QPU가 강점을 갖는 연산을 함께 사용하는 하이브리드 환경이다.
현재 QPU와 GPU를 함께 사용하는 방식은 두 시스템이 작업을 주고받는 비동기 형태가 일반적이다. 콴델라는 QPU와 GPU를 직접 연결해 하나의 알고리즘 안에서 동시에 활용하는 기술을 개발하고 있다.
속도도 차별점으로 제시했다. 발표에서는 기존 사례에서 약 20초가 걸렸던 상호작용을 밀리초 수준으로 구현할 수 있다는 내용이 소개됐다. 실시간에 가까운 QPU·GPU 연결이 가능해지면 AI와 양자컴퓨팅을 동시에 사용하는 새로운 산업용 애플리케이션을 만들 수 있다는 설명이다.
콴델라는 AI와 양자컴퓨팅을 결합한 기술이 향후 5년 안에 구체적인 산업 적용으로 이어질 가능성도 제시했다. 소프트웨어 플랫폼은 오픈소스로 제공해 연구기관과 개발자뿐 아니라 실제 기술을 사용하는 엔드유저까지 참여할 수 있도록 한다.
이미 기존 컴퓨팅 인프라와의 통합 경험도 확보하고 있다. 보도자료에 따르면 콴델라는 2025년 10월 프랑스 대규모 컴퓨팅센터(TGCC)에 광자 QPU ‘루시(Lucy)’를 배치하고 졸리오퀴리(Joliot-Curie) 슈퍼컴퓨터와 연계해 HPC와 양자컴퓨팅을 결합한 하이브리드 워크플로우를 지원하고 있다.
콴델라가 한국에서 찾는 파트너 역시 단순한 양자컴퓨터 수요처에 한정되지 않는다. 광자 하드웨어를 실제로 생산할 제조기업부터 시스템을 통합할 기술기업, QPU를 기존 GPU·HPC 환경과 연결하고 산업별 활용 사례를 만들 기업과 연구기관까지 협력 범위를 열어두고 있다.
김유석 콴델라코리아 대표는 국내 사업과 관련해 이미 구축된 협력 기반을 바탕으로 한국의 기업·연구기관과 실제 프로젝트를 만들어가는 단계가 중요하다고 전했다. 양자컴퓨팅 생태계는 기술이 완전히 성숙한 뒤 시작하는 것이 아니라 지금부터 산업계와 학계, 연구기관이 함께 경험과 역량을 축적해야 한다는 취지다.
소마스키 대표는 “광양자컴퓨터의 성능 확장은 결국 반도체 수준의 정밀 제조와 검사 역량에 달려 있다”며 “앞으로 2년간 국내 파트너를 발굴해 광자 모듈의 양산 적합성을 검토하고 그 결과를 오류정정 양자컴퓨팅으로 가는 기술 로드맵에 반영할 것”이라고 말했다.
콴델라가 제시한 한국 사업의 핵심은 향후 2년이다. 국내 파트너를 찾아 광양자 하드웨어 제조부터 시스템 통합, QPU와 기존 컴퓨팅 인프라의 연결까지 공동개발하고 PoC를 진행한다. 연구 단계의 양자기술을 반복 생산할 수 있는 제품으로 바꾸고 실제 산업 문제에 적용하는 과정에 한국의 제조·산업 생태계를 연결한다는 전략이다.
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