28일 서울 삼성동 코엑스 B홀에서 열린 '스마트 에너지 플러스(SMART ENERGY PLUS·SEP) 2026'. 한국표준과학연구원(KRISS) 전시 부스 중앙에는 복잡한 배선과 금빛 구조물로 이뤄진 초전도 양자컴퓨터의 극저온 냉각장치 이미지가 자리 잡고 있었다. 양옆에는 초전도와 중성원자 등 서로 다른 방식의 양자컴퓨터 개발 현황이 소개돼 있었다.
표준연은 올해까지 50큐비트급 초전도 양자컴퓨터 시스템을 개발하고 중성원자 기반 100큐비트급 양자컴퓨팅 시스템의 핵심 기술도 확보한다는 목표다. 두 가지 방식을 동시에 연구하며 차세대 컴퓨팅 기술 확보에 나선 것이다.
양자컴퓨터는 기존 컴퓨터와 정보 처리 방식부터 다르다. 일반 컴퓨터가 0과 1로 정보를 처리하는 반면 양자컴퓨터는 양자역학의 중첩과 얽힘 현상을 활용하는 큐비트(양자비트)를 연산에 사용한다. 이를 통해 신약 개발이나 신소재 설계 등 복잡한 계산이 필요한 분야에서 기존 컴퓨터의 한계를 넘어설 가능성이 있다.
표준연이 개발 중인 초전도 양자컴퓨터는 극저온에서 작동하는 초전도 회로를 큐비트로 활용한다. 표준연은 지난해 3월 20큐비트급 초전도 양자컴퓨터 시스템 개발 및 클라우드 서비스 시연회를 개최했다. 올해는 이를 50큐비트급으로 확대하고 클라우드 서비스를 제공한다는 목표를 세웠다.
초전도 방식은 반도체 제조 공정을 활용할 수 있다는 장점이 있지만 극저온 환경을 유지해야 한다. 전시 부스 중앙에 소개된 냉각장치는 초전도 큐비트가 안정적으로 작동하도록 극도로 낮은 온도를 유지하는 핵심 설비다.
부스에는 중성원자 기반 양자컴퓨터 연구시설 사진도 전시됐다. 중성원자 방식은 레이저로 원자를 일정한 위치에 배열하고 개별 원자를 큐비트로 사용하는 기술이다. 큐비트를 대규모로 배열하기 쉽고 서로 연결해 계산할 수 있다는 점에서 주목받고 있다.
표준연은 현재 100큐비트급 중성원자 양자컴퓨팅 시스템의 핵심 기술을 확보하는 연구를 진행 중이다. 향후 큐비트 확장과 함께 정밀 큐비트 제어 기술, 양자오류정정 기술 등을 개발할 계획이다.