양자 기술의 상업적 이점을 가장 빠르게 찾을 것으로 전망되는 분야는 양자 센싱 및 시뮬레이션이다. 양자역학적 원리를 활용한 원자 시계(atomic clock)의 성능을 월등히 향상시키면 1㎜보다도 훨씬 작은 수준의 위치 추적 해상도를 가진 초정밀 GPS를 만들 수 있을 것으로 기대된다. 또한 중력의 영향에 따른 차이도 정밀 측정할 수 있어 석유나 금광 등 땅을 전혀 파보지 않고도 자원 매장 여부를 측정할 수 있을 전망이다. 이 밖에 화학 반응이나 태양광 패널 등 내부 메커니즘이 양자역학적 원리를 따르는 신소재 개발 등에 양자 시뮬레이션을 활용하면 실제로 실험하지 않고도 효과를 판단할 수 있어 신소재 개발 방식의 비약적인 발전을 가져올 것으로 기대된다. 한편 향후 양자 기술의 비즈니스 모델은 양자 클라우드 컴퓨팅 같은 형식의 사업 모델이 주류가 될 것으로 보인다. 특히 네이버 등 자체적인 데이터센터가 있고 서버를 운영하는 기업들이 양자컴퓨팅 클라우드 서비스, 나아가 양자컴퓨팅과 AI를 융합해 사용할 수 있는 서비스를 제공하는 것이 현실적인 사업 모델이 될 것이다.
넷플릭스 드라마 ‘삼체’에서는 지구로부터 4광년 떨어진 곳에 사는 외계인 ‘삼체인’과 인간이 통신하는 장면이 등장한다. 빛의 속도로 날아도 4년이 걸리는 먼 거리에서 정보를 주고받을 방법을 어떻게 생각해냈을까. 바로 ‘양자 얽힘’을 활용하는 것이다. 양자계에 존재하는 둘 이상의 입자는 서로 얽혀 있어 멀리 떨어져 있어도 한쪽의 상태가 변하면 다른 입자의 상태도 즉각 영향을 받는다. ‘삼체’에서는 이런 현상을 이용해 외계 행성과도 순식간에 통신을 할 수 있는 것으로 그려졌다.
SF 영화나 소설에 등장하는 양자 기술은 마치 마법처럼 묘사된다. 드라마 ‘삼체’의 장면처럼 외계 행성과의 통신은 사실상 불가능하나 양자 얽힘을 활용하면 월등한 통신 기술이 가능하다는 점은 이미 증명됐다. 양자 기술이 과학적 신비의 영역을 벗어나 현실에 점차 모습을 드러내고 있는 것이다. 일례로 유럽연합(EU)은 유럽우주청(ESA)과 협력해 양자키분배(QKD, Quantum Key Distribution)11양자역학의 특성을 통신에 활용하는 기술로 양자역학적 원리에 따라 무작위 암호 키를 생성해 해킹 공격을 원천적으로 무력화할 수 있는 것으로 알려짐닫기 기술을 활용한 양자통신 네트워크를 지상은 물론 우주로 확장하기 위한 연구개발에 박차를 가하고 있다. 한국에서도 과학기술정보통신부와 한국지능정보사회진흥원(NIA)의 ‘양자암호통신 인프라 구축사업’을 통해 공공·민간 분야 33개 수요 기관의 다양한 서비스 사례를 확보하고 이를 바탕으로 국내 통신사가 지난 2022년 7월 세계 3번째로 양자암호통신 서비스를 출시하기도 했다. 양자암호통신은 양자역학적 원리를 활용해 도청을 방지하는 획기적인 기술로 정보 보안의 판도를 바꿀 것으로 기대된다.
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