양자정보기술의 시대가 오고 있다
지식재산 5대 강국(한, 미, 중, EU, 일) 특허출원, 10년간 4배 증가
국내 기업들의 양자정보기술 경쟁력 강화를 위한 적극적 지원
[ 위즈덤 아고라 / 장석현 객원기자 ] 양자의 물리적 특성을 정보통신 분야에 활용하는 양자정보기술이 차세대 기술로 떠오르면서 주도권을 선점하기 위한 국가 간 특허 경쟁이 치열하다. 양자역학은 분자보다 작은 미시세계를 연구하는 학문으로써 물질의 최소 단위라 할 수 있는 양자(Quantum)의 물리적인 특징들( ‘얽힘’, ‘중첩’, ‘불확정성’)을 이용해 다양한 분야에 적용하여 다른 기술 분야에서 쓰일 수가 있다.
특허청 김용래 청장에 의하면 지난 10년간 지식 정보 재산 선진 5개국인 한국, 미국, 중국, 유럽, 일본에서 출현된 양자정보기술에 관련된 특허 수는 총 6,777건으로 2010년에는 286개에서 2018년에는 1219개로 4배가 늘었고 매년 19.9%씩 증가한 상황이다. 국가별로는 미국 (2223건), 중국(1978건), 유럽(1296건), 일본(665건), 한국(615) 건으로 미국과 중국에서 발표된 건수는 전체의 62%를 차지하고 있다.
양자컴퓨터 기술은 0도에 가까운 극저온 상태에서 양자들을 얼려 전기 저항을 0으로 만들면서 시작된다. 이때 특정 주파수의 전자기파를 지속적으로 공급해 양자들이 에너지를 잃고 얻으면서 기저상태(Ground State)와 여기상태(Excited State)들을 끊임없이 오가게 되는데 이렇게 양자입자가 여러가지 현상을 동시에 갖고 있는 현상을 양자 ’중첩’이라고 한다.
기존의 컴퓨터 정보 입력 방식은 0과 1만을 이용한 비트(Bit)라는 정보 단위로 입력되는데, 양자컴퓨터는 중첩의 성질을 이용해 0과 1을 합친 새로운 단위인 큐빗(Qubit)를 사용하여 초고속 연산처리를 가능케 했다. 컴퓨가 입력된 정보(0과 1)를 순차적으로 풀 필요가 없기 때문이다. 양자컴퓨팅은 우주탐사, 금융투자, 질병진단, 신약개발 등 새로운 기술의 패러다임의 시작으로 기대된다.
양자를 이용한 세부 기술로는 암호통신(2711건), 양자 컴퓨팅 (2572건), 양자 센서(1494건)가 있으며 빅데이터 분야와 인공지능의 발달로 양자컴퓨팅에 관련한 출원이 매년 30%씩 가파르게 증가하고 있는 추세이다.
양자암호통신 방법은 1964년 C.H.Bennet 이 처음 제안한 통신방법으로 전파, 파동, 진폭 등을 이용하는 기존의 통신 방법이 아닌 광자에 정보를 담아 전송하는 방식이다. 동시에 광자의 위치와 운동량을 동시에 알 수 없는 특징인 ‘불확정성’을 이용해 해킹을 막아 완벽한 통신이 가능하다.
양자 센서는 양자의 ‘얽힘’ 상태일 때 갖는 초미세 파동 정보를 이용해 계측 수치로 변환시켜 초미세 신호를 측정하는 원리이다. 이 양자 센서 특징을 이용해 일반 레이더로는 탐지가 불가능한 스텔스기들의 탐지가 가능한 군사용 양자 레이더의 개발이 이루어지고 있기도 하다.
양자컴퓨터의 기업별 출원인은 IBM(408건, 15.9%), 구글(233건, 9.1%), 노스롭 그루먼(201건, 7.8%), 디웨이브(D-wave, 157건, 6.1%), 마이크로소프트(154건, 5.9%), 인텔(147건, 5.7%)이며 IBM이 전 세계적으로 가장 많은 출허를 낸 상태이지만 우리나라에서는 미국의 군수 기업인 노스롭 그루먼이 앞서고 있다.
양자암호통신 분야에서의 출원인은 도시바(203건, 7.4%), 화웨이(89건, 3.2%), SKT(IDQ, 77건, 2.8%), 알리바바(58건, 2.1%)의 4개의 기업들이 전체의 15%를 차지하고 있다.
양자 센서는 많이 활성화되지 않은 분야이기 때문에 출원 건수가 전체적으로 많지는 않지만 파운드리 반도체 분야에서의 대만 TSMC(132건, 8.8%)가 선도 기업이었다.
양자정보기술의 산업적 활용은 아직 시작단계로, 정부의 본격적인 R&D 투자와 함께 연구기관의 협력을 통해 핵심 기술을 개발하고 특허를 확보해 나간다면 주요국과의 기술격차를 빠르게 줄일 수 있을 것으로 기대된다.
특허청 인공지능빅데이터심사과 강민성 심사관은 “양자정보기술은 가까운 미래에 큰 파급효과를 가져올 기술이라는 점에서, 세계적 IT 기업들은 이미 이 기술에 대한 지식재산을 확보하기 위해 치열한 경쟁을 시작하였다”라고 강조하면서, “특허청에서는 관련 특허 동향을 파악하여 신속하게 산업계에 제공하고, 전문 심사인력을 추가로 확보하여 고품질의 특허심사 서비스를 제공할 것이며, 또한 이 분야 특허분류 체계를 정립하기 위해 국제적인 논의에도 적극적으로 참여할 예정”으로, “이를 통해 국내 기업들도 양자정보기술에 대한 경쟁력을 확보할 수 있도록 적극적으로 지원하겠다.”라고 말했다.
