사이퀀텀(PsiQuantum) 100만 큐비트 양자컴퓨터, 2027년 상용화 가능한 이유

구글이 양자 우월성을 외쳤을 때 사이퀀텀(PsiQuantum)은 더 큰 그림을 그렸습니다. 53큐비트가 아닌 100만 큐비트 양자컴퓨터를 목표로 한 것이죠. 많은 전문가가 불가능하다고 말했지만 사이퀀텀은 2025년 현재 그 꿈을 실현하고 있습니다. 2027년 호주 브리즈번과 미국 시카고에서 상용 양자컴퓨터가 가동됩니다. 이 글은 사이퀀텀의 FBQC 기술과 Omega 칩셋, BTO 스위치 혁신 그리고 글로벌 거점 전략을 심층 분석합니다. 사이퀀텀(PsiQuantum)은 어떻게 불가능을 현실로 만들었을까요?

 

 

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1. 왜 기존 양자컴퓨터는 '장난감'에 머물렀나

1-1. NISQ 시대의 근본적 한계

지난 10년간 양자컴퓨팅 산업은 NISQ(Noisy Intermediate-Scale Quantum) 시대를 지나왔습니다.

 

💡 NISQ란? "잡음이 있는 중간 규모 양자"를 뜻합니다. 수십에서 수백 개의 큐비트를 가지고 있지만 오류 정정 기능이 없어 복잡한 계산을 수행하기 어려운 초기 단계 양자컴퓨터를 말해요. 양자컴퓨팅의 기초 개념이 궁금하시다면 IBM의 양자컴퓨팅 가이드를 참고하세요.

 

IBM 양자컴퓨터는 현재 400큐비트 이상을 자랑하고 구글은 양자 우월성을 달성했지만, 사이퀀텀이 목표로 하는 100만 큐비트와는 여전히 2,000배 이상의 격차가 존재합니다.

 

양자컴퓨터의 기본 원리가 궁금하시다면 양자컴퓨터란 무엇인가? 궁극의 계산 머신을 향한 여정 글을 참고하세요.

 

하지만 이들 시스템은 치명적인 약점이 있습니다. 환경 노이즈와 큐비트 자체의 불안정성 때문에 계산 깊이가 극도로 제한적이라는 점이죠.

 

실제로 암호 해독이나 신약 개발 같은 상업적 가치를 창출하려면 논리적 큐비트가 필요합니다. 논리적 큐비트는 수천 개의 물리적 큐비트를 하나로 묶어 오류를 실시간으로 감지하고 수정하는 단위입니다.

 

학계의 중론은 명확합니다. 상업적으로 유의미한 알고리즘을 수행하려면 최소 100만 개 이상의 물리적 큐비트가 필요하다는 것입니다. 이것이 바로 사이퀀텀이 처음부터 100만 큐비트를 목표로 설정한 이유입니다.

 

1-2. 초전도 큐비트의 '냉각 지옥'

현재 양자컴퓨팅 시장을 주도하는 초전도 큐비트 방식은 심각한 확장성 문제에 직면해 있습니다. 사이퀀텀은 이 문제를 일찍이 파악하고 다른 방향을 선택했습니다.

 

초전도 vs 광자 큐비트 작동 환경 비교

구분	초전도 큐비트	광자 큐비트 (사이퀀텀)
작동 온도	10~20mK (밀리켈빈)	4K (켈빈)
냉각 용량	수십 μW	수십 W
배선 방식	구리 동축 케이블	광섬유
열 유입	높음 (금속 배선)	거의 없음 (유리)
확장성	수천 큐비트 한계	100만 큐비트 가능

사이퀀텀의 4K 작동 온도는 확장성에서 결정적 우위를 제공합니다.

 

표에서 보듯 사이퀀텀의 광자 큐비트는 4K에서 작동하는 반면 초전도는 10~20mK가 필요합니다. 이 온도 차이가 사이퀀텀에게 결정적인 확장성 우위를 제공합니다.

 

초전도 큐비트는 절대영도에 가까운 10~20밀리켈빈을 유지해야 합니다.

 

사이퀀텀이 이 방식을 채택하지 않은 이유가 여기에 있습니다. 이 온도 대역에서 희석 냉동기의 냉각 용량은 고작 수십 마이크로와트에 불과합니다. 큐비트 수가 늘어날수록 제어를 위한 배선에서 발생하는 열 부하가 기하급수적으로 증가하는데 이를 감당할 수 없는 것이죠.

 

사이퀀텀의 엔지니어들이 초전도 대신 광자를 선택한 더 큰 이유는 칩 간 연결의 어려움 때문입니다. 여러 개의 양자 칩을 연결하려면 양자 상태의 결맞음을 유지하면서 정보를 전달해야 하는데 초전도 방식에서는 극도로 어렵습니다.

 

반면 사이퀀텀의 광섬유 기반 방식은 이 문제를 우아하게 해결합니다.

 

초전도 큐비트의 작동 원리가 궁금하시다면 트랜스몬 큐비트란? 초전도 양자컴퓨터의 핵심 원리 완전 정리를 확인해보세요.

 

결국 사이퀀텀은 냉각과 연결이라는 두 가지 핵심 병목을 동시에 해결할 수 있는 광자 방식을 선택했습니다.

 

1-3. 이온 트랩의 복잡성 함정

IonQ와 같은 이온 트랩 방식은 개별 큐비트의 품질은 우수합니다. 하지만 사이퀀텀이 보기에 이 방식 역시 100만 큐비트로 확장하기에는 근본적인 한계가 있었습니다. 수만 개의 이온을 포획하고 각각에 레이저를 조사해 제어하는 시스템의 복잡도는 상상을 초월합니다.

 

사이퀀텀의 모듈형 접근법과는 대조적으로 이온 트랩은 개별 제어의 복잡성이 큐비트 수에 비례해 증가합니다.

 

이온트랩 양자 컴퓨터의 작동 원리에 대해 더 자세히 알고 싶다면 해당 글을 참고하세요.

 

게이트 연산 속도가 초전도나 사이퀀텀의 광자 방식보다 느려 실용성에 한계가 있습니다.

 

결국 기존 물질 기반 큐비트 방식들은 100만 큐비트 확장이라는 벽 앞에서 멈춰 섰습니다. 이때 등장한 것이 사이퀀텀의 완전히 다른 접근법입니다. 사이퀀텀은 큐비트의 '품질'보다 '수량'과 '제조 가능성'을 우선시하는 전략을 택했습니다.

 

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2. PsiQuantum의 전략적 전환 - 물리학이 아닌 엔지니어링

2-1. 반도체 공정 활용이라는 게임 체인저

사이퀀텀(PsiQuantum)의 핵심 철학은 명확합니다.

 

"양자컴퓨터는 새로운 물리학의 발명이 아니라 대규모 시스템 통합 엔지니어링 문제다."

 

사이퀀텀은 전 세계 반도체 산업에 투입된 수천조 원의 인프라를 그대로 활용하기로 결정했습니다.

 

사이퀀텀이 GlobalFoundries와 파트너십을 맺고 표준 300mm 웨이퍼 공정으로 양자컴퓨터 칩을 생산하는 것이죠.

 

이는 사이퀀텀이 연구실의 수작업이 아닌 수백만 개의 소자를 균일하게 대량 생산할 수 있음을 의미합니다.

 

💡 300mm 웨이퍼 공정이란?

반도체 칩을 만드는 표준 공정으로 직경 30cm의 실리콘 원판 위에 수천 개의 칩을 동시에 제작합니다. 스마트폰과 컴퓨터 칩이 모두 이 방식으로 만들어지죠.

 

300mm 웨이퍼 공정을 채택한 것은 사이퀀텀의 가장 전략적인 결정 중 하나입니다.

 

2-2. FBQC - '날아다니는 큐비트'의 혁신

사이퀀텀이 채택한 FBQC(Fusion-Based Quantum Computing)는 기존 회로 모델과 근본적으로 다릅니다.

 

전통적인 양자컴퓨팅은 큐비트가 고정된 위치에 존재하고 시간에 따라 게이트 연산을 수행합니다. 하지만 광자는 빛의 속도로 이동하며 서로 상호작용하지 않아 이 모델을 적용하기 어려웠습니다.

 

FBQC는 사이퀀텀이 광자의 단점을 장점으로 바꾼 혁신입니다. 소규모 자원 상태(3~10개 광자의 얽힘 상태)를 지속적으로 생성하고 '퓨전'이라는 측정을 통해 연결하는 방식입니다.

 

FBQC의 3가지 핵심 이점:

(1) 낮은 결맞음 요구사항:

사이퀀텀의 광자는 생성되어 측정되기까지만 살아있으면 되기 때문에 오랫동안 노이즈에 노출되는 문제가 없습니다.

 

(2) 모듈성:

사이퀀텀의 하드웨어를 동일한 모듈로 무한히 확장할 수 있습니다. 자원 상태 생성은 국소적 연산이므로 시스템 복잡도가 선형적으로만 증가합니다.

(3) 광자 손실 허용:

사이퀀텀의 퓨전 기반 방식에서는 퓨전이 실패하거나 광자가 손실되어도 전체 연산이 붕괴되지 않습니다.

 

2-3. 소실 오류 전략의 강력함

광자 기반 양자컴퓨팅의 약점은 광자 손실입니다. 도파로를 지나가거나 스위치를 통과할 때 광자가 산란되거나 흡수될 수 있죠. 하지만 사이퀀텀은 이를 소실 오류(Erasure Error)로 변환합니다.

 

사이퀀텀의 FBQC는 이를 소실 오류로 변환합니다. 소실 오류는 오류가 발생했다는 사실과 위치를 알 수 있는 오류입니다. 반면 큐비트 값이 뒤집히는 파울리 오류는 위치를 알 수 없어 정정이 어렵습니다.

 

💡 소실 오류 vs 파울리 오류

• 소실 오류: "3번 광자가 사라졌어요" → 위치를 알기 때문에 쉽게 정정
• 파울리 오류: "어딘가에서 0이 1로 바뀌었어요" → 위치를 찾는 게 어려워요

 

연구 결과에 따르면 사이퀀텀의 FBQC는 퓨전당 최대 10.4%의 광자 손실을 견딜 수 있습니다. 이는 기존 표면 코드 방식보다 훨씬 높은 임계값입니다.

 

사이퀀텀의 오류 정정 전략에 대해 더 알고 싶으시다면 양자 오류 정정의 원리와 왜 가능한지 글에서 자세히 다루고 있습니다.

 

2-4. 확장성의 선형 증가

사이퀀텀의 FBQC에서 가장 중요한 특징은 시스템 복잡도가 선형적으로만 증가한다는 점입니다.

 

자원 상태의 크기는 고정되어 있고 전체 계산 규모가 커져도 개별 연산의 복잡도는 변하지 않습니다. 이는 사이퀀텀의 100만 큐비트와 1,000큐비트가 근본적으로 같은 방식으로 작동한다는 의미입니다.

 

이 선형 확장성이야말로 사이퀀텀이 100만 큐비트를 자신 있게 약속할 수 있는 이유입니다.

 

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3. PsiQuantum Omega 칩셋 - 4가지 혁신 기술

2025년 2월 사이퀀텀(PsiQuantum)이 Nature 저널을 통해 공개한 Omega 칩셋은 FBQC 이론을 현실화한 결정체입니다.

 

사이퀀텀의 Omega 칩셋은 유틸리티 스케일 양자컴퓨팅에 필요한 모든 광학 소자를 단일 칩에 집적했습니다.

 

3-1. 온칩 단일 광자 광원 - 99.8% 순도의 비밀

 

Omega 칩셋 단일 광자 광원 성능 지표

성능 지표	수치	의미
광원 순도	99.8%	단일 광자만 생성되는 비율
홍-오-만델 간섭 가시성	99.5%	광자들이 구분 불가능한 정도
펌프 빛 억제율	100dB 이상	1550nm 펌프를 1000억 배 제거
생성 방식	SFWM	공명 향상 자발적 4광파 혼합

표에서 보듯 사이퀀텀의 단일 광자 광원은 99% 이상의 성능 지표를 달성했습니다.

 

사이퀀텀은 외부 레이저가 아닌 칩 내부에서 직접 고품질 단일 광자를 생성합니다. 실리콘 링 공진기에 강력한 펌프 레이저를 조사하면 비선형 광학 효과로 신호 광자와 아이들러 광자 쌍이 생성됩니다.

 

사이퀀텀이 해결해야 했던 가장 어려운 부분은 1550nm 대역의 펌프 빛을 1000억 배 이상 제거하는 필터링이었습니다.

 

사이퀀텀은 다단 링 공진기 필터를 칩에 집적해 이를 해결했고 그 결과 99.8%의 광원 순도와 99.5%의 홍-오-만델 간섭 가시성을 달성했습니다. 99.8% 광원 순도는 사이퀀텀만이 달성한 업계 최고 수준입니다.

 

3-2. 세계 최초 CMOS 통합 초전도 검출기

광자 기반 양자컴퓨터에서 검출 효율은 전체 성능을 좌우합니다.

 

사이퀀텀은 세계 최초로 상용 CMOS 라인에 초전도 물질인 나이오븀 나이트라이드(NbN) 증착 공정을 통합했습니다.

 

일반적으로 SNSPD(초전도 나노와이어 단일 광자 검출기)는 별도 칩으로 제작되었습니다. 하지만 사이퀀텀은 도파로 바로 위에 NbN 박막을 증착해 광자가 도파로에서 검출기로 전이될 때의 결합 손실을 거의 제로로 만들었습니다.

 

사이퀀텀의 결과는 놀라웠습니다. 단일 큐비트 상태 준비 및 측정(SPAM) 충실도 99.98%를 달성했습니다.

 

이는 사이퀀텀의 광자가 생성되어 회로를 통과하고 검출되기까지 정보 손실이 거의 없다는 의미입니다. 이 기술은 사이퀀텀의 독점 기술입니다.

 

3-3. 실리콘 나이트라이드 도파로 - 99.999% 간섭계

기존 실리콘 도파로는 1550nm 대역에서 손실이 다소 높았습니다. 사이퀀텀은 밴드갭이 넓어 광 흡수가 적은 실리콘 나이트라이드(SiN)를 주 도파로 물질로 채택했습니다.

 

300mm 공정의 나노미터 단위 표면 조도 제어와 결합해 사이퀀텀의 Omega 칩셋 간섭계는 99.999%라는 극한의 충실도를 달성했습니다. 이는 사이퀀텀의 광자가 칩 내부에서 긴 거리를 이동해도 정보를 거의 잃지 않음을 의미합니다.

 

3-4. BTO 스위치 - 경쟁사가 넘을 수 없는 벽

사이퀀텀의 가장 강력한 기술적 해자는 바륨 티타네이트(BTO) 기반 초고속 광 스위치입니다.

 

사이퀀텀의 FBQC는 확률적인 퓨전 결과를 바탕으로 실시간 피드포워드 제어가 필수적입니다. 광자가 빛의 속도로 이동하기 때문에 스위칭은 수 나노초 이내에 이루어져야 합니다.

 

광 스위칭 기술 비교

기술	스위칭 속도	전력 소모	4K 작동	100만 큐비트 적합성
열광학 (Thermo-optic)	μs (마이크로초)	높음	열 부하 발생	✗ 부적합
리튬 니오베이트	ns (나노초)	중간	가능	△ 통합 어려움
BTO (사이퀀텀)	ns (나노초)	극저	최적	✓ 최적

표에서 명확히 보이듯 사이퀀텀의 BTO 스위치만이 4K 환경에서 100만 큐비트를 제어할 수 있습니다.

 

사이퀀텀이 선택한 BTO는 페로브스카이트 결정 구조를 가진 강유전체로 현존 최강의 포켈스 효과를 나타냅니다. 전압을 가하면 굴절률이 즉시 변해 전력 소모 없이 초고속으로 빛의 경로를 바꿀 수 있습니다.

 

문제는 제조였습니다.

 

BTO를 실리콘 웨이퍼 위에 고품질 박막으로 성장시키는 것은 결정 격자 불일치 때문에 매우 어렵습니다.

 

사이퀀텀은 캘리포니아 산호세 팹에 세계 최대 규모의 분자 빔 에피택시(MBE) 장비를 자체 구축했습니다. 사이퀀텀은 원자 층 단위 정밀도로 단결정 BTO 박막을 웨이퍼 전면에 성장시키는 양산 공정을 확립한 것입니다.

 

이 기술은 미 공군 연구소(AFRL)와의 파트너십을 통해 국방 분야에서도 가치를 인정받고 있습니다. BTO 스위치는 사이퀀텀이 경쟁사들보다 최소 3-5년 앞서 있는 기술입니다.

 

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4. 2027년 사이퀀텀 상용화, 브리즈번과 시카고에서 시작

4-1. 4K 냉각이 만드는 결정적 차이

양자컴퓨터 확장의 가장 큰 물리적 제약은 냉각입니다. 사이퀀텀의 광자 큐비트와 SNSPD는 4K(약 -269°C)에서 작동합니다. 이는 물리학적으로 거대한 차이를 만듭니다.

 

4K 환경의 3가지 핵심 이점:

1. 냉각 용량: 사이퀀텀의 4K 환경은 mK 환경 대비 약 1,000~10,000배의 냉각 용량(수십 와트 급)을 확보할 수 있습니다.
2. 고성능 전자장치 배치: 사이퀀텀은 큐비트 바로 옆에 Cryo-CMOS 제어 칩을 두고도 발생하는 열을 충분히 식힐 수 있습니다.
3. 산업용 인프라 활용: 연구실용 희석 냉동기 대신 가속기나 MRI 공장에서 검증된 대형 극저온 플랜트를 구축할 수 있습니다.

 

사이퀀텀은 산업용 가스 글로벌 리더인 Linde Engineering과 협력해 데이터센터 규모의 극저온 플랜트를 건설 중입니다.

 

4-2. 광섬유 서버랙 구조의 모듈성

초전도 큐비트가 거대한 하나의 칩을 냉동기에 넣는 '샹들리에' 구조라면 사이퀀텀은 수천 개 칩을 광섬유로 연결한 '서버 랙' 구조입니다.

 

사이퀀텀의 Omega 칩셋은 칩 간 광섬유 연결 시 양자 정보 전달 충실도가 99.72%임을 입증했습니다. 이는 사이퀀텀의 시스템을 여러 캐비닛으로 나누어 구축해도 전체가 하나의 거대한 양자 프로세서처럼 작동함을 의미합니다.

 

💡 광섬유의 열적 이점 초전도 큐비트는 열 전도가 높은 구리선을 사용해야 하지만 사이퀀텀은 열 전도가 거의 없는 유리 광섬유를 사용합니다. 외부 상온에서 극저온 환경으로의 열 유입을 차단하는 결정적 역할을 합니다.

 

이 모듈러 구조는 사이퀀텀이 100만 큐비트를 넘어 수백만 큐비트로도 확장 가능함을 의미합니다.

 

4-3. DARPA 검증과 글로벌 거점 구축

사이퀀텀(PsiQuantum)은 최근 미국 방위고등연구계획국(DARPA)의 US2QC 프로그램 최종 단계 파트너로 선정되었습니다. US2QC는 유틸리티 스케일 양자컴퓨터를 위한 탐색되지 않은 시스템을 발굴하는 프로그램으로, 가장 엄격한 기술 검증 과정으로 알려져 있습니다.

 

NASA, LANL(로스 알라모스 국립연구소), ORNL(오크리지 국립연구소) 전문가들이 1년 이상 사이퀀텀의 기술 로드맵과 칩 설계 제조 공정 데이터를 정밀 감사했습니다. 이 검증 통과는 사이퀀텀의 기술이 단순한 이론이 아닌 실현 가능한 공학임을 증명합니다.

 

2025년 9월 30일, 역사적인 순간이 있었습니다. 사이퀀텀은 시카고 사우스 웍스(South Works) 부지에서 일리노이 양자 및 마이크로일렉트로닉스 파크(IQMP) 착공식을 가졌습니다.

 

이는 사이퀀텀의 비전이 단순한 계획 발표가 아닌 실제 건설 단계 진입을 의미합니다. 30만 평방피트 규모의 이 시설은 미국 내 첫 유틸리티 스케일 양자컴퓨터 센터가 될 예정입니다.

 

사이퀀텀 글로벌 거점 현황 (2025년 11월 기준)

거점	투자 규모	시설 용도	현재 상태
호주 브리즈번	$620M (약 9,400억원)	아태 본부 + 유틸리티 센터	건설 중, 2027년 말 가동
미국 시카고	미공개	IQMP 앵커 시설	2025.9.30 착공, 2028년 예상
미국 캘리포니아	자체 자금	R&D + MBE 팹	운영 중

표에서 보듯 사이퀀텀은 2027-2028년 두 거점에서 본격적인 상용화를 시작합니다.

 

10억 달러 이상의 민간 자본과 호주 정부의 투자는 사이퀀텀의 100만 큐비트 시스템 구축이라는 자본집약적 프로젝트를 완수할 재무적 체력을 보장합니다.

 

4-4. 남은 도전과제 - 자원 오버헤드

사이퀀텀의 접근법에도 리스크는 존재합니다. 광자 기반 방식은 오류 정정을 위해 필요한 물리적 큐비트 비율이 다른 방식보다 높습니다. 100만 물리적 큐비트라 해도 실제 논리적 큐비트 수는 수천 개 수준일 수 있습니다.

 

하지만 사이퀀텀(PsiQuantum)은 이 거대한 자원 오버헤드를 반도체 공정의 대량 생산과 낮은 제조 비용으로 상쇄할 수 있다고 주장합니다.

 

같은 광자 방식을 사용하는 캐나다의 자나두(Xanadu)도 비슷한 도전과제에 직면해 있으며, 사이퀀텀과는 다른 GKP 오류 정정 방식을 시도하고 있습니다.

 

실제로 300mm 웨이퍼 공정의 경제성은 이미 검증되었고 GlobalFoundries와의 파트너십은 이를 뒷받침합니다.

 

또한 100만 큐비트 규모에서는 0.01%의 손실 차이도 시스템 전체 성능을 좌우할 수 있습니다. 사이퀀텀은 모든 단계에서 도파로 손실 스위치 손실 커플링 손실 등을 극한으로 억제해야 하는 과제가 남아있습니다.

 

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사이퀀텀(PsiQuantum)은 양자컴퓨팅의 게임 법칙을 완전히 바꿨습니다. 사이퀀텀은 "더 좋은 큐비트"가 아닌 "더 많은 큐비트"로 문제를 재정의했고 FBQC 이론과 Omega 칩셋 그리고 300mm 파운드리 공정이라는 3박자를 완성했습니다. 특히 사이퀀텀의 BTO 스위치 기술은 경쟁사들이 쉽게 따라올 수 없는 강력한 기술적 해자를 형성하고 있습니다.

 

2025년 9월 시카고 IQMP 착공으로 사이퀀텀의 비전은 청사진에서 현실로 전환되고 있습니다.

 

구글의 Willow 칩이 오류 정정의 실현 가능성을 입증한 것처럼 사이퀀텀도 광자 방식으로 같은 돌파구를 마련하고 있습니다.

 

2027년 브리즈번과 2028년 시카고의 사이퀀텀 플랜트가 가동되면 우리는 비로소 진정한 '양자 시대'를 맞이하게 될 것입니다. 이는 단순히 한 기업의 성공이 아닌 양자컴퓨팅 산업 전체가 '과학'에서 '산업'으로 넘어가는 역사적 이정표가 될 것입니다.

 

반도체 제조 역량과 양자 역학이 만났을 때의 폭발적 시너지를 사이퀀텀이 가장 앞서서 증명하고 있습니다. 사이퀀텀은 양자컴퓨팅 역사에서 가장 야심찬 프로젝트를 실행하고 있으며, 2027년이면 그 성과를 세계에 보여줄 것입니다.

 

 

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PsiQuantum 양자컴퓨터 FAQ

Q1. 사이퀀텀(PsiQuantum)은 어떤 회사인가요?

사이퀀텀은 100만 큐비트 규모의 상용 양자컴퓨터를 개발하는 미국의 양자컴퓨팅 스타트업입니다. 2016년 설립되었으며, 광자 기반 양자컴퓨팅과 반도체 제조 공정을 결합한 독특한 접근법으로 주목받고 있습니다. 2027년 호주 브리즈번과 2028년 미국 시카고에서 첫 유틸리티 스케일 양자컴퓨터 가동을 목표로 하고 있습니다.

 

Q2. 왜 100만 큐비트가 필요한가요? 구글은 53큐비트로도 양자 우월성을 달성했는데요.

핵심 차이는 "실험실 데모"와 "실용적 계산"입니다. 구글의 53큐비트는 특정 문제에서 슈퍼컴퓨터를 이긴 것이지만, 오류 정정 기능이 없어 실제 산업 문제를 풀 수 없습니다. 암호 해독, 신약 개발, 재료 설계 같은 상업적으로 유의미한 알고리즘을 수행하려면 오류를 실시간으로 정정하는 논리적 큐비트가 필요하고, 이를 만들기 위해서는 최소 100만 개의 물리적 큐비트가 필요합니다.

 

Q3. 사이퀀텀의 양자컴퓨터는 언제쯤 실제로 사용할 수 있나요?

2027년 말 호주 브리즈번에서 첫 유틸리티 스케일 시스템이 가동될 예정이며, 2028년에는 미국 시카고 시설도 운영을 시작합니다. 초기에는 제약, 화학, 재료 과학 분야의 기업 고객을 대상으로 클라우드 방식으로 제공될 가능성이 높습니다. 개인 사용자보다는 산업 고객이 우선 타겟입니다.

 

Q4. 사이퀀텀은 왜 광자를 선택했나요? 초전도나 이온 트랩이 더 유명하지 않나요?

확장성 때문입니다. 초전도 큐비트는 10-20밀리켈빈의 극저온이 필요해 100만 큐비트로 확장하기 어렵고, 이온 트랩은 개별 제어의 복잡도가 너무 높습니다. 반면 사이퀀텀의 광자 방식은:

• 4K에서 작동 (냉각 용량 1,000배 이상)
• 광섬유로 칩 간 연결 (열 부하 최소)
• 반도체 공정으로 대량 생산 (300mm 웨이퍼)

품질보다 "수량과 제조 가능성"을 우선한 전략입니다.

 

Q5. FBQC가 뭔가요? 기존 양자컴퓨팅과 어떻게 다른가요?

FBQC(Fusion-Based Quantum Computing)는 사이퀀텀이 개발한 측정 기반 양자컴퓨팅의 한 형태입니다.

기존 회로 모델: 큐비트가 고정된 위치에서 게이트 연산 수행 사이퀀텀의 FBQC: 소규모 자원 상태(3-10개 광자)를 지속 생성하고 "퓨전" 측정으로 연결

핵심 이점:

• 큐비트가 생성-측정 순간까지만 존재 → 낮은 결맞음 요구
• 시스템 복잡도가 선형 증가 → 100만 큐비트 확장 가능
• 광자 손실을 소실 오류로 변환 → 높은 오류 허용도

 

Q6. 광자 손실 문제를 어떻게 해결하나요?

사이퀀텀은 광자 손실을 "소실 오류(Erasure Error)"로 변환합니다.

• 파울리 오류: "어딘가에서 0이 1로 바뀜" → 위치를 모르니 정정 어려움
• 소실 오류: "3번 광자가 사라짐" → 위치를 아니까 정정 쉬움

FBQC는 퓨전당 최대 10.4%의 광자 손실을 견딜 수 있으며, 이는 기존 표면 코드보다 훨씬 높은 임계값입니다. 손실을 "제거할 수 없으니 관리하는" 전략입니다.

 

Q7. BTO 스위치가 왜 그렇게 중요한가요?

나노초급 초고속 스위칭 없이는 FBQC가 작동하지 않습니다.

FBQC는 확률적인 퓨전 결과를 보고 실시간으로 다음 광자 경로를 바꿔야 합니다(피드포워드 제어). 광자는 빛의 속도로 이동하므로 수 나노초 이내에 스위칭해야 하는데:

• 기존 열광학 스위치: 마이크로초 (1,000배 느림) + 열 발생
• 리튬 니오베이트: 속도는 되지만 실리콘 통합 어려움
• 사이퀀텀의 BTO: 나노초 + 극저전력 + 4K 최적 + 실리콘 통합 완료

사이퀀텀은 산호세에 세계 최대 MBE 장비를 구축해 BTO 박막 양산 공정을 확립했으며, 이는 경쟁사가 3-5년 안에 따라잡기 어려운 기술입니다.

 

Q8. 100만 큐비트인데 실제 논리적 큐비트는 몇 개인가요?

공식적으로 발표되지 않았지만 수천 개에서 수만 개 수준으로 추정됩니다.

광자 방식은 자원 오버헤드가 높아 물리적 큐비트 100-1,000개가 논리적 큐비트 1개를 만듭니다. 이게 단점처럼 보이지만:

• 반도체 공정으로 물리적 큐비트는 저렴하게 대량 생산 가능
• 초전도는 오버헤드는 낮지만 물리적 큐비트를 늘리기 어려움

"품질 낮은 큐비트 100만 개 vs 품질 높은 큐비트 1,000개" 중 사이퀀텀은 전자를 택했고, 제조 비용으로 승부하는 전략입니다.

 

Q9. 사이퀀텀 vs IBM/구글, 누가 이길까요?

접근법이 완전히 다릅니다.

비교 항목	IBM/구글 (초전도)	사이퀀텀 (광자)
전략	큐비트 품질 향상 → 점진적 확장	처음부터 100만 큐비트 목표
장점	기술 성숙도, 현재 리드	확장성, 제조 가능성
단점	확장 병목 (냉각, 배선)	높은 자원 오버헤드
타임라인	2030년대 중반?	2027-2028년

사이퀀텀의 승부수: "2027년에 작동하는 100만 큐비트를 먼저 보여주면 이긴다" IBM/구글의 승부수: "단계적 개선으로 안정적으로 따라잡는다"

양쪽 다 성공할 수도, 실패할 수도 있습니다. 시장은 아직 열려 있습니다.

 

Q10. 4K와 mK 온도 차이가 왜 그렇게 중요한가요?

냉각 용량이 1,000배 이상 차이나기 때문입니다.

• 10-20mK (초전도): 냉각 용량 수십 μW → 배선 몇 개만 추가해도 열 부하 감당 못함
• 4K (사이퀀텀): 냉각 용량 수십 W → 고성능 제어 칩을 큐비트 옆에 둬도 OK

비유하자면:

• mK = 촛불 하나로 방 난방 (불가능)
• 4K = 산업용 보일러로 공장 난방 (가능)

이 차이가 100만 큐비트 확장의 물리적 가능 여부를 결정합니다.

 

Q11. 사이퀀텀에 투자할 수 있나요?

아직 비상장 기업입니다. 시리즈 E까지 10억 달러 이상을 조달했으며, 블랙록(BlackRock), M12(마이크로소프트 벤처), Baillie Gifford 등이 투자했습니다.

IPO 가능성: 2027년 브리즈번 시설 가동 이후 실적을 보고 2028-2029년경 IPO 가능성이 있습니다. 현재는 벤처 캐피털을 통한 간접 투자만 가능합니다.

대안: 양자컴퓨팅 ETF나 IBM, 구글(알파벳), IonQ(상장됨) 같은 경쟁사 투자도 고려 가능합니다.

 

Q12. 사이퀀텀의 양자컴퓨터로 비트코인을 깰 수 있나요?

2027년 시점에는 불가능합니다.

비트코인의 SHA-256 암호를 깨려면:

• 약 1억 개의 논리적 큐비트 필요
• 사이퀀텀의 100만 물리적 큐비트 → 논리적 큐비트 수천-수만 개

수십 년은 더 필요합니다. 하지만 RSA 같은 공개키 암호는 더 적은 큐비트로 깰 수 있어, 2030년대 후반부터는 "양자 내성 암호"로의 전환이 필수가 될 것입니다.

 

Q13. 사이퀀텀이 실패할 가능성은 없나요?

있습니다. 주요 리스크:

1. 기술 리스크: 100만 큐비트 통합 시 예상치 못한 노이즈나 간섭 발생 가능
2. 손실 제어: 0.01%의 추가 손실도 치명적일 수 있음
3. 경쟁사 돌파: IBM이나 구글이 갑자기 초전도 확장 문제를 해결할 수도
4. 자원 오버헤드: 예상보다 논리적 큐비트가 적으면 실용성 제한
5. 시장 타이밍: 2027년에 못 만들고 지연되면 경쟁 우위 상실

DARPA 검증을 통과했다는 건 "실현 가능성이 높다"는 의미지 "100% 성공"은 아닙니다.