덴마크, 세계 최강 ‘레벨 2’ 양자컴퓨터 구축 착수!

2025년 7월, 덴마크가 세계 최고 성능의 양자컴퓨터 구축 프로젝트에 본격적으로 뛰어들며 글로벌 기술 경쟁에서 두각을 나타내고 있습니다. 덴마크 수출투자기금(EIFO)과 노보 노디스크 재단(Novo Nordisk Foundation)이 각각 약 4천만 유로를 투자해 총 8천만 유로(약 1,300억 원)를 조달, ‘레벨 2’ 양자컴퓨터 ‘마그네(Magne)’를 개발한다는 소식이 전 세계의 주목을 받고 있습니다. 이 프로젝트는 단순한 연구실 수준을 넘어 상업적으로 활용 가능한 양자컴퓨터를 목표로 하며, 2026/27년경 가동을 시작할 예정입니다. 마그네는 100% 덴마크 소유로, QuNorth를 통해 EIFO와 노보 노디스크 재단이 공동 소유하며, 모든 지적 재산권과 데이터는 덴마크 및 북유럽 사용자에게 귀속됩니다.

양자컴퓨터란?

양자컴퓨터는 기존의 컴퓨터와는 근본적으로 다른 방식으로 작동하는 차세대 컴퓨팅 기술입니다. 우리가 일상에서 사용하는 컴퓨터는 정보를 0과 1의 비트(bit) 단위로 처리합니다. 비트는 한 번에 하나의 상태(0 또는 1)만 가질 수 있어, 복잡한 계산을 수행하려면 순차적으로 많은 단계를 거쳐야 합니다. 예를 들어, 비밀번호를 해독하려면 컴퓨터가 가능한 모든 조합을 하나씩 시도해야 합니다.

반면, 양자컴퓨터는 **큐비트(qubit)**라는 양자 정보 단위를 사용합니다. 큐비트는 양자역학의 원리인 **중첩(superposition)**과 **얽힘(entanglement)**을 활용해 0과 1을 동시에 가질 수 있습니다. 이를 비유하자면, 일반 컴퓨터가 미로에서 출구를 찾기 위해 한 길씩 순차적으로 탐색한다면, 양자컴퓨터는 모든 길을 동시에 탐색해 단번에 최적의 경로를 찾아냅니다. 이로 인해 양자컴퓨터는 특정 문제에서 기존 슈퍼컴퓨터보다 수백만 배 빠른 연산 속도를 자랑합니다.

예를 들어, 구글의 양자컴퓨터 ‘시커모어(Sycamore)’는 2019년 슈퍼컴퓨터로 1만 년 걸리는 연산을 200초 만에 해결했다고 발표한 바 있습니다. 덴마크의 ‘마그네’는 이보다 한 단계 더 발전한 레벨 2 양자컴퓨터로, 상용화에 더욱 가까운 기술을 목표로 하고 있습니다.

‘레벨 2’ 양자컴퓨터란? 왜 중요한가?

양자컴퓨터는 기술적 성숙도에 따라 여러 단계로 구분됩니다. 현재 대부분의 양자컴퓨터는 레벨 1에 해당하며, 이는 실험실 수준에서 제한된 큐비트를 사용해 특정 연산을 수행하는 단계입니다. 하지만 레벨 1 양자컴퓨터는 물리적 큐비트(physical qubit)가 불안정해 오류가 자주 발생합니다. 오류율이 높아 상업적 활용에는 한계가 있습니다.

레벨 2 양자컴퓨터는 **논리 큐비트(logical qubit)**를 기반으로 한 시스템으로, 여러 물리적 큐비트를 묶어 오류를 자동으로 정정할 수 있는 기술을 도입한 것이 특징입니다. 이를 비유하자면, 레벨 1은 종이로 만든 배처럼 약한 바람에도 흔들리지만, 레벨 2는 견고한 강철 선박처럼 외부 환경에 덜 민감하고 안정적인 운항이 가능합니다. 덴마크의 ‘마그네’ 프로젝트는 바로 이 레벨 2 단계를 목표로 하며, 상업적 활용이 가능한 양자컴퓨터의 첫걸음으로 평가됩니다.

마그네 프로젝트의 핵심 특징

논리 큐비트 기반: 오류 정정 기능을 갖춘 논리 큐비트를 사용해 안정성과 정확도를 높임. 초기 50개의 논리 큐비트와 1,200개 이상의 물리적 큐비트를 포함하며, 향후 수백에서 1,000개 이상의 논리 큐비트로 확장 계획.
상업적 활용: 제약, 신소재, 금융 등 복잡한 문제를 기존 슈퍼컴퓨터보다 빠르게 해결 가능.
마이크로소프트와 협력: 마이크로소프트는 오류 정정 기술, 전용 양자 소프트웨어 및 애플리케이션(Microsoft Discovery)을 제공하며, Azure 소프트웨어를 아톰컴퓨팅의 중성 원자 기술에 통합.
아톰컴퓨팅의 역할: 중성 원자 기반 큐비트 기술 제공, 하드웨어 개발 주도.

덴마크의 마그네 프로젝트: 세부 계획과 투자

2025년 7월 17일, EIFO와 노보 노디스크 재단은 공동으로 8천만 유로(약 1,300억 원)를 투자해 ‘마그네’ 프로젝트를 공식 발표했습니다. 이 프로젝트는 다음과 같은 주요 일정과 목표를 가지고 있습니다:

착공 및 가동 일정: 2025년 가을 착공, 2026/27년경 본격 가동.
프로젝트 명칭: ‘마그네(Magne)’는 북유럽 신화에서 토르의 아들 이름에서 따왔으며, 강인함과 회복력을 상징.
운영 주체: 전담 법인 **큐노스(QuNorth)**를 설립해 북유럽 지역의 양자컴퓨팅 생태계를 조성. 마그네는 100% 덴마크 소유로, 모든 지적 재산권과 데이터는 덴마크 및 북유럽 사용자에게 귀속.
응용 분야: 재료 과학, 화학, 신약 개발 등 산업 전반에 걸친 활용.

노보 노디스크 재단의 마즈 크로스가르드 톰센(Mads Krogsgaard Thomsen) CEO는 “오늘날 북유럽 국가들은 최신 양자 시스템에 접근하기 어려운 상황이다. 마그네와 큐노스를 통해 북유럽 사용자에게 우선권을 제공하는 강력한 양자 플랫폼을 구축할 것”이라고 밝혔습니다. 또한, 마이크로소프트의 제이슨 잰더(Jason Zander) 부사장은 “이 시스템은 신약 개발과 질병 모델링에서 과학 혁신의 속도를 높이는 전환점이 될 것”이라고 강조했습니다.

투자와 협력

투자 규모: 총 8천만 유로(약 1,300억 원), EIFO와 노보 노디스크 재단이 각각 약 4천만 유로(약 3억 크로네)를 투자.
기술 파트너:
- 마이크로소프트: 클라우드 플랫폼 ‘애저 퀀텀(Azure Quantum)’과 연계해 외부 기업 및 연구소에 연산 자원을 서비스 형태로 제공하며, 전용 양자 소프트웨어 및 애플리케이션(Microsoft Discovery) 통합.
- 아톰컴퓨팅: 중성 원자를 활용한 큐비트 기술 제공, 하드웨어 개발 주도.
목표: 세계 최고 수준의 양자 하드웨어와 소프트웨어를 결합해 상용화 가능한 시스템 구축.

레벨 3 양자컴퓨터와의 연계

노보 노디스크 재단은 마그네 프로젝트 외에도 2022년부터 시작된 Novo Nordisk Foundation Quantum Computing Programme을 통해 2034년까지 레벨 3 양자컴퓨터(완전 오류 정정, 장기 연산 가능한 시스템)를 개발 중입니다. 마그네는 레벨 3 개발을 위한 알고리즘 테스트 및 응용 개발의 교두보 역할을 할 것입니다.

왜 덴마크인가? 프로젝트의 배경과 의의

덴마크가 이 프로젝트를 주도하는 이유는 무엇일까요? 덴마크는 이미 생명과학, 재료 과학, 지속 가능 기술 분야에서 세계적인 경쟁력을 보유하고 있습니다. 특히 노보 노디스크 재단은 글로벌 제약 기업 노보 노디스크의 지원을 받아 막대한 자금과 연구 네트워크를 보유하고 있어, 양자컴퓨팅과 같은 첨단 기술 개발에 최적의 환경을 제공합니다.

모르텐 뵈드스코브(Morten Bødskov) 덴마크 산업·비즈니스·재무부 장관은 “미국과 중국은 이미 양자컴퓨터에 막대한 투자를 하고 있지만, 유럽은 그 흐름에서 뒤처지고 있다. 마그네 프로젝트를 통해 유럽 전체에 전환점을 만들고, 양자 기술을 산업과 안보 영역으로 확장할 것”이라고 밝혔습니다. 이는 유럽이 글로벌 양자컴퓨팅 경쟁에서 뒤처지지 않으려는 전략의 일환으로, 덴마크가 유럽의 리더로서 자리 잡고자 하는 야심을 보여줍니다.

북유럽 양자 생태계 구축

덴마크는 마그네 프로젝트를 중심으로 북유럽 지역의 양자컴퓨팅 생태계를 조성할 계획입니다. 전담 법인 큐노스는 다음과 같은 역할을 수행합니다:

연구자 지원: 대학과 연구소에 양자컴퓨터 접근 권한 제공.
산업 협력: 제약, 화학, 금융 등 산업체와의 협업을 통해 실용적 응용 개발.
인재 유치: 북유럽 지역의 양자 기술 전문가 양성과 민간 투자 유도.
큐노스는 약 10명의 소규모 조직으로 운영되며, 상업 및 학술 사용자를 위한 최적의 활용을 지원할 예정입니다.

양자컴퓨터의 실용적 활용: 어떤 변화를 가져올까?

레벨 2 양자컴퓨터는 기존 컴퓨터로는 해결이 어려운 복잡한 문제를 빠르게 처리할 수 있어 다양한 산업에 혁신을 가져올 것으로 기대됩니다. 다음은 주요 응용 분야와 구체적 사례입니다:

1. 신약 개발

양자컴퓨터는 분자 구조를 시뮬레이션해 신약 개발 속도를 획기적으로 단축할 수 있습니다. 예를 들어, 기존 슈퍼컴퓨터로 단백질 상호작용을 분석하려면 수개월이 걸릴 수 있지만, 양자컴퓨터는 이를 몇 시간 만에 처리할 수 있습니다. 마그네는 특히 노보 노디스크 재단의 생명과학 전문성을 활용해 신약 개발에 집중할 계획입니다.

2. 신소재 개발

재료 과학에서는 새로운 합금, 배터리 소재, 촉매 등을 설계하는 데 양자컴퓨터가 활용됩니다. 예를 들어, 더 효율적인 전기차 배터리 소재를 찾기 위해 수십억 가지 화학 조합을 시뮬레이션할 수 있습니다.

3. 금융 최적화

양자컴퓨터는 복잡한 금융 모델을 최적화해 투자 포트폴리오를 최적화하거나 리스크를 분석하는 데 사용됩니다. 예를 들어, 골드만삭스와 같은 금융사는 양자 알고리즘을 통해 실시간 시장 분석 속도를 높이고 있습니다.

4. 물류 및 교통

양자컴퓨터는 최적 경로 계산에 탁월합니다. 앞서 일본의 미쓰비시부동산은 디웨이브의 양자컴퓨터를 사용해 도쿄 26개 빌딩의 쓰레기 수거 경로를 최적화해 비용을 절감한 사례가 있습니다. 마그네도 이와 유사한 방식으로 물류 효율성을 높일 수 있습니다.

글로벌 양자컴퓨터 경쟁: 덴마크의 위치

양자컴퓨터 개발은 미국, 중국, 유럽, 일본 등이 치열하게 경쟁하는 분야입니다. 다음은 주요 국가와 기업의 현황입니다:

미국: IBM, 구글, 마이크로소프트가 선두를 달리고 있으며, IBM은 2021년 127큐비트 ‘이글(Eagle)’ 프로세서를 공개했고, 2025년까지 4,000큐비트 이상의 시스템을 목표로 하고 있습니다.
중국: ‘오리진 우콩(Origin Wukong)’ 같은 양자컴퓨터를 개발하며 약 22조 원을 투자.
유럽: 독일은 2026년까지 30억 유로(약 4조 3,630억 원)를 투자해 100큐비트 이상의 양자컴퓨터를 목표로 합니다.
일본: 디웨이브와 협력해 어닐링 방식의 양자컴퓨터를 상용화 중.

덴마크의 마그네 프로젝트는 유럽 내에서 독일과 함께 선두를 다투는 프로젝트로, 특히 상용화 가능성과 생태계 조성에 초점을 맞춘 점에서 차별화됩니다. 마이크로소프트의 애저 퀀텀 플랫폼과의 연계는 글로벌 접근성을 높이는 강점으로 작용할 것입니다.

도전 과제: 양자컴퓨터 상용화의 걸림돌

레벨 2 양자컴퓨터는 상용화에 한 걸음 다가섰지만, 여전히 해결해야 할 과제가 많습니다:

오류 정정: 논리 큐비트를 사용하더라도 완벽한 오류 정정을 위해서는 더 많은 기술적 발전이 필요.
극저온 환경: 양자컴퓨터는 영하 273도에 가까운 환경을 유지해야 하며, 이를 위한 냉각 장비는 수십억 원에 달하는 비용이 든다.
확장성: 초기 50개의 논리 큐비트와 1,200개 이상의 물리적 큐비트에서 1,000개 이상의 논리 큐비트로 확장하려면 하드웨어와 소프트웨어의 통합이 필수적.

마그네 프로젝트는 마이크로소프트와 아톰컴퓨팅의 협력을 통해 이러한 도전을 극복하고자 합니다. 특히 중성 원자 기반 큐비트는 기존 초전도 큐비트보다 확장성이 뛰어나다는 평가를 받고 있습니다.

한국과 비교한 덴마크의 전략

한국도 양자컴퓨터 개발에 적극적으로 나서고 있습니다. 2024년 11월, 연세대학교는 IBM의 ‘퀀텀 시스템 원’을 도입해 국내 최초로 상용 양자컴퓨터를 가동하며 신약 개발과 바이오 연구에 활용하고 있습니다. 정부는 2035년까지 3조 원 이상을 투자해 미국 기술 수준의 85%까지 따라잡겠다는 목표를 세웠습니다. 그러나 한국의 양자컴퓨터 시장 규모는 2024년 기준 약 34.9억 원으로, 세계 시장(4억 7,160만 달러)의 0.56%에 불과합니다.

덴마크와 비교했을 때, 한국은 하드웨어 개발보다는 소프트웨어와 응용 연구에 집중하는 경향이 있습니다. 덴마크의 마그네 프로젝트는 하드웨어와 소프트웨어를 동시에 개발하며, 북유럽 전역의 생태계를 구축하려는 점에서 보다 통합적인 접근을 취하고 있습니다.