9일 한국거래소에 따르면 지난 6일 시간외 매매에서 엑스게이트 주가는 종가보다 2.83% 오른 4725원에 거래를 마쳤다. 엑스게이트의 시간외 거래량은 15만2561주이다.
이는 국내 연구진이 세계 최대 규모의 광자 큐비트(qubit) 칩을 개발했다는 소식이 전해졌기 때문으로 풀이된다.
현재 컴퓨터는 전자가 있고 없음에 따라 0과 1로 나눈 비트로 정보를 처리하지만, 양자컴퓨터는 0과 1 상태가 중첩된 큐비트를 이용해 훨씬 빨리 계산할 수 있다.
한국전자통신연구원(ETRI)은 양자컴퓨팅연구실 연구진이 동시에 광자 8개를 제어할 수 있는 광자 큐비트 칩 개발에 성공했다고 4일 밝혔다.
양자컴퓨터는 미시세계에 나타나는 양자역학 현상을 이용해 계산을 하는 장치다. 양자역학은 입자가 동시에 여러 상태를 가질 수 있다고 본다.
양자컴퓨터는 이 같은 중첩 현상으로 동시에 여러 연산을 처리해 슈퍼컴퓨터가 수백년 걸릴 암호 계산을 수초에 풀 수 있다.
ETRI 연구진은 실리콘포토닉스 양자칩을 기반으로 8큐비트 규모의 광자 큐비트를 구현했다. 지난해 한국과학기술원(KAIST), 이탈리아 트렌토대와 협력해 4큐비트 규모의 광자 큐비트를 개발한 데 이어 성능을 한층 높이는 데 성공한 것이다.
양자컴퓨터가 큐비트에서 양자 중첩을 만드는 방식은 다양하다. 초전도, 이온트랩, 광자가 대표적이며 현재까지 상용화된 양자컴퓨터는 대부분 전류가 저항 없이 흐르는 초전도 방식을 쓰고 있다.
초전도 재료로 제작된 회로는 작은 전하를 가둘 수 있으며 이 전하가 큐비트 역할을 한다. 다만 초전도 방식은 저온을 유지하기 위해 거대한 장치가 필요하다는 한계가 있다.
광자 방식은 광자의 파동과 진동 방향을 이용해 큐비트를 구현한다. 초전도와 달리 광자는 상온에서 작동할 수 있어 소형화가 가능하다는 장점으로 주목 받고 있다.
이온트랩은 전자기장에 갇힌 이온의 중첩 상태를 이용한다. 중첩된 이온을 가뒀다고 해서 ‘이온 덫’이란 뜻인 이온트랩이라고 한다.
이번 큐비트 칩은 비선형 광자 쌍생성 장치 8개와 광자의 진행 경로를 조절하는 광자 스위치 40여개로 구성됐다. 연구진은 큐비트 칩으로 세계 최초로 6큐비트 규모에서 양자 얽힘 현상이 나타난다는 것을 확인했다.
얽힘은 멀리 떨어진 두 입자가 빛의 속도보다 빠르게 상태 정보를 공유하는 현상을 말한다. 두 개의 광자가 서로 다른 방향에서 진입했을 때 함께 뭉쳐서 진행하는 ‘홍-오-만델(HOM) 효과’를 측정하는 데도 성공했다.
연구진은 현재 8큐비트 규모의 광자에서 발생하는 양자 현상을 연구하고 있다. 16큐비트 규모의 광자 큐비트 칩도 개발할 예정이다. 나중에는 32큐비트까지 확장해 양자 기계학습을 비롯한 응용 연구에 나서겠다고 밝혔다.
윤천주 ETRI 양자기술연구본부장은 “기술적 완성도 높여 5년 내 클라우드(가상 서버) 서비스를 하는 것을 계획하고 있다”며 “새로운 영역 학문 개척에 나설 예정”이라고 말했다.
이종무 ETRI 양자컴퓨팅연구실 책임연구원은 “양자컴퓨터를 구현하 위한 연구가 전 세계적으로 앞다퉈 진행 중”이라며 “연산 오류를 극복하는 양자컴퓨팅 구현과 상용화를 위해 아직 많은 연구가 필요하다”고 말했다.
이 소식에 피피아이, 드림시큐리티, 엑스게이트, 우리로 등의 주가가 강세를 보이고 있다. 이 외에도 아이씨티케이, 우리넷, 케이씨에스, 쏠리드 등도 양자 기술 관련주로 거론된다.
피피아이는 한국전자통신연구원과 함께 양자인터넷 사업을 진행하고 있는 것으로 알려져 있다. 향후 50큐비트 양자컴퓨터의 시스템 요구사항 및 클라우드 서비스 운영 방향을 자문하는 등 양자컴퓨팅 활용 활성화 및 서비스 산업 창출을 촉진할 계획으로 알려져 있어 투자자들의 관심이 몰린 것으로 풀이된다.
드림시큐리티는 지난해 11월 양자키관리장비(QKMS) 제품 MagicQKM가 국내 최초로 국가정보원 보안 검증을 획득했다. 양자키관리장비는 양자암호통신 3대 핵심 장비(양자키분배장비인 QKD, 양자통신암호화장비인 QENC를 포함) 중 하나다.
드림시큐리티는 양자키분배장치 비밀키 수신, 가공키 저장, 공급키 제공, 불필요한 키 파기 등 생명주기 관리 등의 역할을 수행하고 있다. 또한 드림시큐리티는 한국과학기술정보연구원으로부터 이전받은 양자암호키관리 원천기술을 통해 MagicQKM을 지속 개선하고 있다.
엑스게이트는 네트워크 보안 솔루션 기업으로 최근 양자암호 보안솔루션을 활용한 가상사설망(VPN)의 상용화에 성공했다. 엑스게이트 퀀텀 VPN은 데이터 송수신 과정에서 암호화 및 해독과정 시 양자난수를 사용해 보안성을 강화했다. 올해 국정원 인증을 완료, 하반기에 매출 실현에 성공한다는 계획을 밝힌 바 있다.
우리로는 양자의 가장 대표적인 입자인 광자를 다루는 광(光)산업 기업이다. 최근 양자암호통신의 핵심 칩인 양자암호통신용 단일광자 검출소자(SPAD) 제품을 개발해 양산품 생산 단계에 진입했다.
아이씨티케이는 LG유플러스와 양자내성암호(PQC) 기술이 적용된 Giant 5(G5) 칩을 개발에 성공했다. PUF기술과 양자암호 기술이 적용된 칩의 상용화로는 세계 최초 사례다. G5칩을 기반으로 USIM 및 eSIM을 개발해 통신 디바이스 등에 이미 적용 중이다. PQC를 접목한 모듈을 비롯해 qTrustNet VPN을 LG유플러스와 코위버 등에 공급하면서 PQC 분야 기업으로선 가장 발 빠르게 상용화를 이루고 있다고 평가받는다.
우리넷은 국내 최초로 이음 5G용 IoT(사물인터넷) 모듈을 개발해 5G 단말 사업을 펼치고 있다. 삼성전자 네트워크 부문 출신 연구원들이 주축이 되어 설립한 회사로 광통신장비인 MSPP, 음성 서비스 기반의 AGW장비 등을 판매한다.
케이씨에스 양자암호장비는 자율주행 로봇이 청사 내부 시설물 상황을 순찰하면서 카메라로 촬영한 실시간 영상데이터를 수집하고 암·복호화한다. 또 청사내 소방·조명설비에 부착한 센서 측정 데이터를 IoT게이트웨이에서 수집하면 양자암호장비가 그 데이터를 암호화해 AI통합관제센터로 보내고 보안서버에서 암호화한 영상·센서 데이터를 복호화한다.
쏠리드는 이동통신 및 유선통신 관련 네트워크 장비의 제조 개발 등의 사업을 영위하고 있다. 쏠리드는 투자사 크립토랩이 양자암호 기술을 보유하고 있어 관련주로 꼽힌다.
김준형 빅데이터뉴스 기자 kjh@thebigdata.co.kr
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