유형: KISTI S&T Policy Report
저자: 김시은, 황명권, 최장원
□ 양자컴퓨팅이 기초 탐색 단계를 넘어 실용화 국면으로 진입하면서, 국가·기관 차원의 선제적 인프라 도입과 실증 예산 배분, 협력 대상 선정에 대한 판단 수요가 증가하고 있다. 그러나 양자컴퓨터는 큐비트를 구현하는 물리 방식(모달리티)에 따라 운용 인프라, 제어 방식, 접근 채널, 비용 구조가 근본적으로 상이하여 단순한 성능 수치만으로는 도입 판단이 어려우며, 정책·실무 의사결정권자가 참고할 수 있는 체계적 비교 틀은 부재한 상황이다.
□ 본 보고서는 접속/제출–계획/최적화–보정/모니터링–연산 실행–측정/완화로 이어지는 작업흐름 5단계와 단계별 핵심 성능 지표를 분석 프레임워크로 설정하고, 초전도·이온트랩·중성원자·광자·실리콘/스핀의 5대 모달리티별 대표 벤더 14개사의 인프라·서비스 특성, 하드웨어·소프트웨어 성능, 도입 옵션 및 비용 체계, 중장기 로드맵을 2026년 4월 기준 각 사 공식 자료를 토대로 비교 분석한다.
□ 분석 결과, 현재 시장은 단일 지배적 표준 없이 5대 모달리티가 병존하는 다원화 경쟁 구도로 전개되고 있다. 초전도는 공개 클라우드와 개발도구 생태계가 가장 성숙하여 반복 실험과 하이브리드 알고리즘 검증에 유리하나 극저온 인프라와 상시 교정 부담이 크고, 이온트랩은 높은 게이트 정확도와 유연한 연결성이 강점이나 광학 제어의 운영 복잡성이 동반되며, 중성원자는 대규모 배열과 병렬 제어로 확장 가능성이 높으나 아날로그(AHS)와 게이트형 자원의 구분 해석이 필요하다. 광자는 상온 운용과 네트워크 친화성이 장점이나 손실·검출 효율이 체감 성능을 좌우하고, 실리콘/스핀은 반도체 공정 호환성과 집적 잠재력에도 불구하고 아직 연구·실증 단계에 머물러 있다.
□ 도입 경로 역시 공개 종량제, 구독, 예약형, 승인 기반, 온프레미스, 프로젝트형 구축 등으로 분화되어 있으며, 동일 벤더라도 공개 클라우드 경로와 계약형 전용 접근의 운영 규칙과 지원 수준이 상이한 것으로 나타났다. 따라서 도입 검토 시에는 단가보다 접근 구조·대기 시간·보안 요건·운영 부담을 포괄하는 총체적 검토가 요구된다.
□ 이를 바탕으로 본 보고서는 ① 2~3개 이기종 모달리티 병행 실증을 통한 초기 도입 리스크 분산, ② 작업흐름 5단계 기준의 전주기 성능평가 체계 마련, ③ 보안 요건과 인프라 제약을 반영한 도입 방식 차별화, ④ 시장 재편에 대비한 하드웨어 독립적 소프트웨어 역량 확보, ⑤ 인력 양성 및 국제 표준화 활동 참여라는 다섯 가지 정책 과제를 제시한다.