2025년 핫한 테마 투자 ‘기술 경쟁의 게임체인저, 양자컴퓨팅’

“빅테크 간 경쟁 심화로 기술개발이 가속화되는 만큼 앞으로 3~5년 이내에 실용적인 양자컴퓨터의 등장이 가능하다.”
- 빌 게이츠(MS 최고경영자)

“큐비트 수 증가와 오류율 감소 등 넘어야할 산이 아직 많기 때문에 유용한 양자컴퓨터의 출시까지는 최소 15~30년 은 걸릴 것이다.”
- 젠슨 황(엔비디아 CEO)

최근 양자컴퓨팅이 미래 산업의 판도를 뒤흔들 혁신 기술로 주목받고 있다. 기존 슈퍼컴퓨터로도 해결할 수 없던 난제를 순식간에 풀어낼 잠재력을 지닌 만큼 우리 일상의 다양한 분야에서 혁신을 가져올 것으로 기대하기 때문이다.

마찬가지로 자본시장도 이 흐름을 주시하는지 지난해부터 양자컴퓨팅 테마에 대한 투자자의 관심이 뜨겁다. 대표적 양자컴퓨팅 관련 테마주로 언급되는 리게티 컴퓨팅과 아이온큐의 주가는 지난 4월 16일 기준, 최근 1년간 각각 612.4%, 237.8%씩 상승했다.

그런 한편 이들 주가가 단기 간에 급등락하는데 대해 우려의 시선도 커지고있다. 과연 양자컴퓨팅 테마는 기술주 투자의 새로운 금맥일까? 아니면 과거 IT 버블 때처럼 무르익지도 않은 기술에 대한 투자자의 성급한 기대가 만들어낸 거품일까? 양자컴퓨팅 테마주 투자 방법과 대상은 무엇이며, 어떤 점에 유의해야 할까?

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

큐비트는 0과 1의 ‘결정’ 상태 외에 이를 동시에 갖는 ‘중첩’ 상태도 있는데, 이를 통해 여러경로의 연산을 동시에 처리할 수 있는 ‘병렬성’을 갖게 된다. 그뿐아니라 두 개 이상의 큐비트가 서로 연결되어 영향을 미치는 ‘얽힘(Entanglement)’ 현상이라는 특성 덕에 복잡한 최적화 문제에서 연산효율이 크게 상승한다.

다만 기존 컴퓨터와 달리 양자컴퓨터가 특정 문제에서 정답일 확률이 가장 높은 값을 도출하는 확률론적 접근으로 정보를 처리하다 보니 이면에는 오답 가능성이라는 리스크도 존재한다. 하지만 양자컴퓨팅은 ‘간섭(Interference)’ 현상을 활용해 중첩 상태중 정답에 해당하는 결과가 도출될 확률을 높이고, 오답가능성을 줄이는 방식으로 이런 한계를 보완하고 있다.

이런 양자컴퓨팅의 특성은 기존 컴퓨터로 오랜 시간이 걸리거나 사실상 불가능한 특정 유형의 복잡한 문제 해결에 매우 유용한 것으로 알려졌다. 2019년에 구글 연구팀은 기존의 슈퍼컴퓨터로 1만년 정도 걸릴 문제를 구글의 양자컴퓨터인 ‘시카모어(Sycamore)’로 계산하면 약 200초 만에 해결될 것이라고 발표했다.

이렇게 된다면 양자컴퓨터는 매우 정교한 시뮬레이션을 빠른 속도로 처리해 신약 설계, 신소재 개발, 자연재해와 질병 위험 예측같은 작업이 매우 수월해지고 정확도도 크게 개선될 것이다. 이처럼 다양한 분야에서 엄청난 활용 가치가 있는 양자컴퓨팅 개발 경쟁에 각국 정부와 민간기업이 앞다퉈 뛰어드는 것은 매우 자연스러운 일이라 할 수 있다.

이런 이유로 글로벌 양자컴퓨팅 시장은 향후 폭발적 성장을 기록할 전망이다. <포춘> 비즈니스 인사이트는 향후 시장 규모가 연평균 32.6% 성장해 2030년에는 65억 달러(약 9조2,000억원)를 넘어설 것으로 예측했으며, 글로벌 컨설팅 기업 매킨지는 한술 더 떠서 2040년에는 그 규모가 930억 달러(약 132조원)에 달할 것으로 전망했다.

한국지능정보사회진흥원도 글로벌 양자컴퓨터 시장이 매년 20% 이상 고속 성장해 2030년에는 그 규모가 32조 1억원에 달할 것으로 예측했다.

양자컴퓨팅 산업은 크게 하드웨어, 소프트웨어, 서비스의 세 가지로 분류할 수 있다. 하드웨어는 양자컴퓨터를 구축하고 유지관리하는데 필요한 장치를 개발, 제조하는 분야로, 큐비트 구현 방식에 따라 초전도, 이온트랩, 광자, 반도체 방식 등으로 나뉜다. 현재 이들 방식은 안정성, 확장성, 오차율 등에서 각각 장단점이 있으며, 향후 글로벌 스탠더드의 위치선점을 위해 치열한 경쟁을 벌이고 있다.

소프트웨어 분야는 양자컴퓨터를 활용하는 알고리즘, 프로그래밍 언어, 소프트웨어 제작 키트 개발 등으로 구분된다. 사용자가 양자컴퓨터를 보다 쉽게 활용하도록 지원하는 소프트웨어 플랫폼과 개발 도구의 발전은 양자컴퓨팅 기술의 광범위한 채택과 확산에 필수적이다.

서비스 분야는 클라우드 기반 양자컴퓨팅 서비스, 컨설팅, 특정산업을 위한 애플리케이션 개발 등으로 구분된다. AI 분야에서도 그러했듯이 양자컴퓨팅의 보급과 상용화에서도 클라우드 서비스가 크게 기여할 것으로 예상한다.

다만 양자컴퓨팅은 아직 기술개발 초기 단계에 있는 만큼 향후로도 큐비트의 안정성 확보, 오류정정, 확장성 등 해결할 기술적 난제가 많고 상용화 시점에 대한 전망도 불투명하다. 따라서 일단 높은 주가 변동성 리스크를 감수하되 장기적 관점에서 투자에 접근해야 한다.

그뿐 아니라 본인의 투자 목적과 성향이 양자컴퓨팅 테마와 부합하는지도 따져봐야 한다. 투자 대상의 특성상 충분한 수익이 날때까지 자금이 장기간 묶일 수도 있고, 불확실성도 큰 만큼 여유자금내에서 감당할 만큼만 투자하는게 합리적이다.

양자컴퓨팅 테마주에 투자하는 방법은 크게 직접투자와 간접투자로 나눌 수 있다. 직접투자의 주요 대상은 아이온큐, 리게티 컴퓨팅, D-웨이브 시스템, 아르킷 퀀텀 등 양자컴퓨팅을 주력으로 하는 기업들이다. 최근에는 구글, IBM, MS, 아마존, 엔비디아, 인텔 같은 기존 글로벌 테크 기업도 양자 컴퓨팅 분야에 적극적으로 진출해 경쟁하고 있다.

그러나 기술개발에서 사업성 확보 단계까지 불확실성이 큰 양자컴퓨팅 산업의 현실을 감안할 때 직접투자를 위해서는 대상기업의 사업모델과 기술력, 재무상태 뿐아니라 투자금의 주기적 흐름 등에 대한 면밀한 분석과 연구가 필요하다.

하지만 아무리 노력을 기울이더라도 기술주의 특성상 불확실성은 여전히 높은 만큼 분산투자는 필수다. 만약 직접투자에 어려움을 느끼는 투자자라면, 산업 전반에 분산투자하는 펀드나 상장지수펀드(ETF)를 권유한다. 종목 선택의 부담과 위험을 줄이고, 산업 전반의 성장에 투자하는 장점이 있기 때문이다.

2025년 4월 17일 기준, 국내에서 출시된 글로벌 양자컴퓨팅 테마 간접 상품으로는 키움 KIWOOM 미국양자 컴퓨팅 ETF, 신한 SOL 미국양자컴퓨팅 TOP10 ETF, 한화 PLUS 미국양자컴퓨팅 TOP10 ETF, KB RISE 미국양자컴퓨팅 ETF, 삼성액티브 KoAct 글로벌양자컴퓨팅액티브 ETF가 있고, 대표적 해외 상장 ETF로는 Defiance Quantum ETF(QTUM)가 있다.

간접투자시에는 상품의 명칭만 보지말고, 해당회사 웹사이트를 방문하거나 금융기관 담당자를 통해 포트폴리오가 어떤 종목으로 구성되었는지를 살펴볼 필요가 있다. 이때 편입 종목 수나 비중이 고루 분산되었는지, 구성 종목을 확인해 투자하려는 방향과 일치하는지도 같이 체크한다.