ㆍ세계 각국 '양자전쟁' 시작… 국내엔 사람도 지휘부도 없어 양자역학은 아인슈타인의 상대성이론과 함께 현대 물리학의 두 기둥으로 꼽힌다. 양자는 물질을 분자, 원자, 소립자로 쪼갤 때 더 이상 쪼개지지 않는 최소단위를 말한다. 가령 빛의 최소단위는 광자다. 양자는 어떤 두 가지 정보를 동시에 정확하게 측정할 수 없다는 불확정성, 여러 상태가 공존하는 중첩, 중첩된 양자 상태는 복제가 안 된다는 복제 불가능성, 아무리 멀리 떨어진 두 양자 상태라도 강한 상관관계를 만들 수 있는 얽힘이라는 특성이 있다. 이는 양자암호통신이나 양자컴퓨터의 기본원리가 된다. 양자통신은 양자의 얽힘을 이용해 암호 키를 전달할 수 있다. 해킹을 하는 순간 중첩 상태가 깨지면서 암호가 바뀌고 얽힘에 의해 수신자가 해킹 사실을 알게 되면서 완벽한 보안이 가능하다. 양자컴퓨터는 '양자비트'(큐비트)를 단위로 정보를 저장·처리한다. 양자의 중첩 특성을 이용해 모든 함수를 독립적으로 동시에 계산 가능하기 때문에 지수적인 속도 향상이 가능하다. 1000비트의 숫자를 소인수 분해하는 데에 기존 컴퓨터로 100만년이 걸릴 계산을 양자컴퓨터는 1초~하루 만에 계산할 수 있다. 소인수분해를 빠른 시간에 할 수 있어 이를 이용한 현재의 암호방식을 무력화할 수 있다. 중국은 두 기술이 안보에 미칠 수 있는 잠재력을 보고 투자를 아끼지 않는다. 중국은 지난해 세계 최초의 양자통신위성 '묵자'를 발사해 1년 뒤인 지난 8월 베이징과 상하이 간 암호 키 전달에 성공했다. 지난 9월에는 760억 위안(약 13조원)을 투입해 '국립양자정보과학연구소' 설립에 착수했다. 2020년까지 기존 컴퓨터에 비해 연산능력이 100만배 이상 빠른 양자컴퓨터를 개발하는 것이 이 연구소의 목표다. 중국 13조원 투입 연구소 설립 착수 미국도 양자역학을 이용한 기술 개발을 투자 우선 분야로 지정했다. 국방부와 국립과학재단(NSF)은 양자센서·양자통신·양자컴퓨터 연구에 매년 2억 달러(약 2190억원)를 투자한다. 구글, IBM, 마이크로소프트의 양자기술 경쟁도 뜨겁다. 구글은 지난 10월 23일 화학자와 재료공학자들이 자사의 양자컴퓨터에서 활용할 수 있는 소프트웨어를 무료 공개했다. IBM도 올해 3월 양자컴퓨터 'IBM Q'를 클라우드 기반으로 이용할 수 있도록 해 생태계 확보에 나섰다. 마이크로소프트는 두 달 전 연말까지 양자프로그래밍 언어를 공개하겠다고 밝혔다. 큐비트 50개 정도를 안정적으로 유지하면 기존 컴퓨터에 비해 월등한 연산력을 확보한 '양자우위'에 들어설 것이라는 말이 있다. 구글은 현재 30~50 큐비트칩을 설계하고 있다. 구글은 지난 4월 올해가 가기 전에 큐비트 49개로 이뤄진 칩을 넣은 양자컴퓨터를 개발해 양자우위를 실현할 것이라고 공언했다. 이에 질세랴 IBM Q랩 연구소는 10월 17일 49 큐비트 양자 시뮬레이션에 성공했다고 자체 블로그에 올렸다. 큐비트는 서로 다른 두 상태를 가질 수만 있다면 어떠한 양자계로도 만들 수 있다. 현재 빛과 자기장을 이용해 이온 혹은 원자를 포획하는 이온 덫, 극저온에서 전기저항을 0으로 만든 초전도 회로에 극초단파를 가해 전류를 중첩상태로 만드는 초전도 루프와 실리콘 조각에 전자를 넣어 극초단파로 전자의 양자 상태를 제어하는 실리콘 양자점, 입자들이 위치를 교환하는 순서를 큐비트로 사용하는 위상학적 큐비트 등이 이용된다.
세계 각국의 양자전쟁이 시작되어 중국은 13조원을 투입하여 연구소 설립에 착수했고 미국도 양자역학을 이용한 기술 개발을 투자 우선 분야로 지정한 반면 국내는 사람도 지휘부도 없는 상황이다.