미 정부 20억 달러 투입해 양자 산업 육성 속도전, 정부 지분 확보 이례적 포석

지난 5월 21일, 미 상무부가 9개 양자컴퓨팅 기업에 총 20억 달러 규모의 보조금을 지급하기로 했다고 밝혔다. 이번 조치는 미 정부가 기업의 지분을 직접 취득하는 이례적인 방식으로, 최근 민간 투자가 몰리는 초기 양자 산업 육성에 속도를 내기 위한 트럼프 행정부의 포석으로 풀이된다. 이번 양자컴퓨팅 관련 지원금은 초기 단계의 기술 프로젝트 자금이 포함된 2022년 '반도체·과학법(CHIPS and Science Act)'에서 조달된다. 주요 수혜 기업으로는 10억 달러가 책정된 IBM을 비롯해 글로벌파운드리스(GlobalFoundries), 디웨이브 퀀텀(D-Wave Quantum), 리게티 컴퓨팅(Rigetti Computing) 등이 포함됐다. 

특히 글로벌파운드리스는 3억7500만 달러를 지원받는 대가로 소수 지분을 정부에 넘기기로 했으며, 스타트업 디라크(Diraq)를 제외한 나머지 기업들도 각 1억 달러 안팎을 지원받을 전망이다. 지난해 미 정부는 하워드 러트닉 상무장관 주도로 반도체·과학법을 통해 반도체 자급 제조 능력을 양성하기 위한 일환으로 인텔에 89억 달러를 지원하는 대가로 지분 10%를 인수한 바 있다. 이번에도 정부의 자원을 통해 기업을 지원하면서 소수 지분을 확보해 공급망 통제력을 강화한다는 구상이다. 다만 최종 계약 체결까지는 세부 조율 절차가 남아있다.

<트럼프 행정부의 양자 컴퓨팅 보조금 지원 기업>

[자료: National Institute of Standards and Technology]

미국 양자 컴퓨터 개발 어디까지 왔나?

글로벌 양자컴퓨팅 패권 경쟁이 연구실을 넘어 상업적 대량 생산 단계로 전환되고 있다. 지난 6월 2일, 양자컴퓨팅 기술 선두 주자인 IBM은 향후 5년간 양자컴퓨팅 분야에 100억 달러 이상을 투자할 계획이라고 발표했다. IBM은 뉴욕주 올버니에 미국 최초의 순수 양자 파운드리 신규 법인 ‘앤더론(Anderon)’을 설립하고, 이를 통해 오는 2029년까지 오류 수정 능력을 갖춘 내결함성 양자컴퓨터를 상용화하는 것은 물론, 미국 중심의 양자 리더십 구축을 앞당긴다는 구상이다. 아르빈드 크리슈나(Arvind Krishna) IBM 최고경영자(CEO)는 월스트릿 저널과의 인터뷰에서 “현재 양자 시장은 10년 전 AI 칩 초기 상황과 유사하다”며, “이 신사업이 2030년대 중반까지 높은 이익률과 함께 연간 수십억 달러의 매출을 올릴 것”이라고 자신했다.

[자료: IBM]

전문가들은 양자컴퓨팅이 인공지능(AI)과 결합해 과학 연구를 혁신할 게임 체인저로 평가하고 있다. 클리블랜드 클리닉(Cleveland Clinic)과 일본 이화학연구소(RIKEN), IBM 공동 연구팀이 IBM 양자컴퓨터와 슈퍼컴퓨터를 결합해 1만2635개 원자 규모의 단백질 복합체 시뮬레이션에 성공했다. 이는 양자 하드웨어를 이용한 생물학적 분자 시뮬레이션 중 역대 최대 규모로 평가받고 있다. IBM 연구팀은 양자·고전 컴퓨터가 협력하는 '양자 중심 슈퍼컴퓨팅' 아키텍처와 신규 하이브리드 알고리즘을 통해 6개월 전보다 계산 규모를 40배 확대하고 정확도를 210배 향상했다. 그간 분자 규모가 커질수록 기존 계산 방식으로는 정확한 예측이 불가능해 신약 후보 물질 발굴에 평균 10년 이상의 기간과 막대한 비용이 소요되어 왔다. 양자컴퓨터를 활용한 기술이 초기 단계 예측 정확도를 높임으로써 신약 개발 타임라인을 유의미하게 단축할 수 있을 것으로 기대를 모으고 있다.

빅테크 간 뜨거운 양자 컴퓨팅 전쟁

빅테크 기업 간 양자컴퓨터 개발 경쟁이 본격화되고 있다. 마이크로소프트(MS)는 2025년 토폴로지컬 큐비트(Topological Qubit)를 적용한 양자 프로세서(QPU) ‘마요라나 1(Majorana 1)’을 공개하며 확장 가능한 양자컴퓨팅 구현을 위한 기술적 진전을 강조했다. 최근 MS는 AI 기반 설계를 적용한 차세대 양자컴퓨팅 칩 ‘마요라나 2(Majorana 2)’를 공개하고, 2029년까지 약 200개의 논리 큐비트를 갖춘 시스템을 구축하겠다는 로드맵을 제시했다.

구글은 양자컴퓨팅 연구 조직인 구글 퀀텀 AI(Google Quantum AI)를 통해 양자 오류 정정 기술을 중심으로 한 차세대 양자칩 ‘윌로우(Willow)’를 개발하고, 오류 정정 분야에서 의미 있는 기술적 진전을 이뤘다고 밝혔다. 해당 칩은 특정 계산을 기존 슈퍼컴퓨터 대비 짧은 시간 내 수행하며 양자 연산의 잠재력을 입증한 사례로 평가된다. 모회사인 알파벳(Alphabet Inc.)은 양자컴퓨팅 분야에 대한 장기 연구개발 투자를 지속하겠다는 방침을 유지하고 있다. 회사는 향후 5~10년 내 신약 개발, 소재 설계, 인공지능 최적화 등 다양한 분야에서 양자컴퓨팅의 실용적 활용 가능성이 확대될 것으로 기대하고 있다.

아마존(AWS)은 지난 2025년 핵심 기술인 고양이 큐비트(Cat Qubit)를 적용한 양자칩 '오셀롯(Ocelot)'을 공개했다. 해당 구조는 오류 수정 비용을 최대 90% 절감해 실용적 양자컴퓨터 개발을 최대 5년 단축할 전망이다. 향후 신약 개발 및 금융 시장 예측 등 복잡한 상업적 과제 해결에 핵심적인 역할을 할 것으로 기대된다. 이 외에도 디웨이브, 리게티, 아이온큐 등 선두 스타트업들도 패키징 및 소재 최적화 연구를 다각화하며 독자 영역 구축에 속도를 내고 있다.

<미국 주요 양자 컴퓨터 개발 현황>

[자료: 각 사 홈페이지, Reuters, Wall Street Journal, KOTRA 뉴욕무역관 자료 종합]

시사점

미국 정부는 양자컴퓨팅 산업 육성을 위해 소수 지분을 직접 취득하는 지분투자 방식을 활용하며, 기술적 불확실성이 높고 상용화까지 장기간이 소요되는 양자 기업들의 재무 부담을 완화하고 있다. 업계에서는 핵심 양자칩의 성능 향상과 연산 오류를 줄이는 오류정정 기술이 고도화될 경우 바이오·신약 개발을 위한 단백질 시뮬레이션, 차세대 배터리 등 신소재 개발, 금융 알고리즘 최적화, 첨단 보안 체계 및 GPS 대체 기술 등 다양한 산업 분야에서 혁신이 가속화될 것으로 전망하고 있다.

투자은행(IB) 업계 관계자 A 씨는 KOTRA 뉴욕무역관과의 인터뷰에서 “미국 정부의 투자 기조는 자국 내 제조 역량과 공급망 구축에 초점이 맞춰져 있다”며 “한국 기업들은 양자컴퓨팅 생태계를 구성하는 핵심 하드웨어 부품·소재와 특화 소프트웨어 분야를 중심으로 진출할 수 있는 차별화된 경쟁력을 확보하는 전략이 필요하다”고 말했다. 미국 진출을 염두에 두고 있는 우리 기업이 미국의 급변하는 기술 발전 현황을 면밀히 살펴보고 진출 전략을 수립할 시점이다.

자료: Wall Street Journal, Washington Post, Reuters, National Institute of Standards and Technology, IBM, Google, Cleveland Clinic, WKYC, KOTRA 뉴욕무역관 자료 종합