양자컴퓨팅 : 기술경쟁의 게임체인저일까?

최근 미래 산업의 판도를 뒤흔들 혁신 기술로 양자컴퓨팅이 주목받고 있다. 기존 슈퍼 컴퓨터로도 해결할 수 없었던 난제들을 순식간에 해결할 수 있는 잠재력을 지닌 만큼 우리 일상의 다양한 분야에서 혁신을 가져올 것으로 기대되기 때문이다.

마찬가지로 자본시장에서도 작년부터 양자컴퓨팅 테마에 대한 투자자들의 관심이 뜨겁게 달아오르고 있다. 대표적 양자컴퓨팅 테마주로 언급되는 리게티 컴퓨팅과 아이온큐의 주가는 최근 1년간 큰 상승폭을 보였다. 하지만 일각에서는 이들 주가가 단기간에 급등락하는데 대해 우려의 시선도 커지고 있다.

과연 양자컴퓨팅 테마는 기술주 투자의 새로운 금맥일까? 아니면 과거 IT버블때와 같이 무르익지도 않은 기술에 대한 투자자들의 성급한 기대가 만들어 낸 거품일까? 양자컴퓨팅 테마주 투자방법과 대상은 무엇이며, 어떤 점들에 유의해야 할까?

양자컴퓨팅은 양자역학의 원리를 활용하여 정보를 처리하는 새로운 패러다임의 컴퓨팅 기술을 의미한다. 기존 컴퓨터가 정보를 0과 1의 ‘비트’로 표현하고 정보를 순차적으로 처리하는 반면, 양자컴퓨터는 양자역학적 특성에 의해 구현되는 ‘큐비트’를 사용해 정보를 처리한다.

큐비트는 0과 1의 ‘결정’ 상태 외에 이를 동시에 가질 수 있는 ‘중첩’ 상태도 있는데, 이를 통해 여러 경로의 연산을 동시에 처리할 수 있는 병렬성을 가지게 된다.

여기에 두 개 이상의 큐비트가 서로 연결되어 영향을 미치는 ‘얽힘’으로 인해 복잡한 최적화 문제에서 연산의 효율이 크게 상승한다. 다만 기존 컴퓨터와 달리 양자 컴퓨터가 특정 문제에서 정답일 확률이 가장 높은 값을 도출하는 확률론적 접근으로 정보를 처리하다 보니 이면에는 오답의 리스크도 존재한다.

하지만 중첩 상태 중 정답에 해당하는 상태가 측정될 확률을 높이는 ‘간섭’효과를 통해 이를 개선할 수 있다.

이러한 양자 컴퓨팅의 특성은 기존 컴퓨터로 오랜 시간이 걸리거나 사실상 불가능했던 특정 유형의 복잡한 문제해결에 매우 유용한 것으로 알려졌다. 2019년에 구글 연구팀은 기존의 슈퍼컴퓨터로 1만년 정도 걸릴 문제를 자신들의 양자 컴퓨터인 시카모어로 계산할 경우 약 200초만에 해결될 것이라고 발표했다.

이렇게 된다면 매우 정교한 시뮬레이션을 빠른 속도로 처리해 내게 되어 신약 설계, 신소재 개발, 자연재해 및 질병위험 예측 같은 일들이 매우 수월해지고 정확도도 크게 개선될 것이다. 이처럼 다양한 분야에서 엄청난 활용가치를 가지고 있는 양자컴퓨팅에 대해 각국 정부와 민간기업들이 앞다투어 경쟁에 뛰어드는 것은 어쩌면 당연할 것이다.

이런 이유로 글로벌 양자 컴퓨팅 시장은 향후 폭발적인 성장을 기록할 전망이다. 포춘 비즈니스 인사이트는 향후 시장 규모가 연평균 32.6% 성장하여 2030년에 65억 달러를 넘어설 것으로 예측했으며, 맥킨지는 한술 더 떠서 2040년에 그 규모가 930억 달러에 달할 것으로 전망하였다. 한국지능정보사회진흥원 또한 글로벌 양자컴퓨터 시장은 매년 20%이상 고속 성장하여 2030년에 그 규모가 32.1조원에 달할 것으로 보고 있다.

양자 컴퓨팅 산업은 크게 하드웨어, 소프트웨어, 서비스의 세 가지로 분류할 수 있다. 하드웨어는 양자컴퓨터를 구축하고 유지 관리하는 데 필요한 장치를 개발, 제조하는 분야로서 큐비트 구현 방식에 따라 초전도, 이온트랩, 광자, 반도체 방식 등으로 나뉘어진다.

현재 이들 방식은 안정성, 확장성, 오차율 등에서 각각 장단점을 가지고 있으며, 향후 글로벌 스탠다드의 위치 선점을 위해 치열한 경쟁이 벌어지고 있다.

소프트웨어의 경우 양자 컴퓨터를 활용하기 위한 알고리즘, 프로그래밍 언어, 소프트웨어 제작키트의 개발 등으로 구분된다. 사용자가 양자 컴퓨터를 보다 쉽게 활용할 수 있도록 지원하는 소프트웨어 플랫폼과 개발 도구의 발전은 양자 컴퓨팅 기술의 광범위한 채택과 확산에 필수적이다.

서비스는 클라우드 기반 양자 컴퓨팅 서비스, 컨설팅, 특정 산업 분야를 위한 애플리케이션 개발 등으로 구분된다. AI 분야에서도 그러했듯이 양자컴퓨팅 또한 보급과 상용화에 있어서 클라우드 서비스가 크게 기여할 것으로 예상된다.

다만 양자 컴퓨팅은 아직 기술 개발 초기 단계에 있는 만큼 향후로도 큐비트의 안정성 확보, 오류 정정, 확장성 등 해결해야 할 기술적 난제들이 많고 상용화 시점에 대한 전망 또한 불투명하다. 따라서, 일단 높은 주가 변동성 리스크를 감수하는 가운데 가급적 장기적인 관점에서 투자를 접근해야 한다.

뿐만 아니라 정말 중요한 투자 목적과 성향이 양자 컴퓨팅 테마와 부합하는지도 따져봐야 한다. 투자 대상의 특성상 충분한 수익이 날 때까지 장기간 자금이 묶일 수도 있고 불확실성도 큰 만큼 가급적 여유자금 내에서 감당할 만큼만 투자하는 게 합리적이다.

양자 컴퓨팅 테마주에 투자하는 방법은 크게 직접 투자와 간접 투자로 나눌 수 있다. 직접 투자의 주요 대상으로는 우선 아이온큐, 리게티 컴퓨팅, D-웨이브 시스템, Arqit 퀀텀 등 양자 컴퓨팅을 주력으로 영위하는 기업들이 있다. 최근에는 구글, IBM, MS, 아마존, 엔비디아, 인텔 등 기존 글로벌 테크기업들도 양자 컴퓨팅 분야에 적극적으로 진출하여 경쟁하고 있다.

그런데 기술 개발에서 사업성 확보단계까지 불확실성이 큰 양자컴퓨팅 산업의 현실을 감안할 때 직접투자를 위해서는 대상기업의 사업 모델과 기술력, 재무 상태 등은 물론이고 투자자금의 주기적 흐름 등 분석에 대한 상당한 노력이 필요하다. 하지만 아무리 노력을 기울이더라도 기술주의 특성상 불확실성은 여전히 높은 만큼 분산투자는 필수이다.

만약 직접 투자에 어려움을 느끼는 투자자라면 가급적 산업 전반에 분산투자하는 펀드나 상장지수펀드(ETF) 투자를 권유한다. 종목선택의 부담과 위험을 줄이고, 산업 전반의 성장에 투자할 수 있다는 장점이 있기 때문이다.

다만 간접투자시에는 상품의 명칭만 보지 말고, 해당 회사 사이트를 방문하거나 금융기관 담당자를 통해 포트폴리오가 어떤 종목으로 구성되어 있는지를 살펴볼 필요가 있다. 이 때 편입 종목 숫자나 비중이 고루 분산되었는지, 구성 종목을 확인하여 투자하려는 방향과 일치하는지도 같이 확인해 보는 것이 좋다.