양자화학·생명과학 상용화 경쟁 본격화, 미 정부·민간 동시 드라이브

정부 주도 상용화 목표 설정

트럼프 대통령은 국가양자이니셔티브법을 토대로 행정명령 2건에 서명했다. 핵심 내용은 양자 연구를 실용 기술로 전환하는 속도를 높이고, 국가 핵심 인프라를 보호하며, 2028년까지 내결함성 양자컴퓨터를 완성하는 것이다. 이는 연방 기관 전반에 구체적인 시한을 부여하는 방식으로, 미국의 양자 전략이 연구 지원에서 산업 배치(deployment) 단계로 무게중심을 이동시킨 신호탄으로 해석된다.

시장 규모 추정과 투자 현황

McKinsey는 양자컴퓨팅이 2035년까지 제약 산업에서 최대 4,000억 달러의 가치를 창출할 수 있으며, 이는 해당 업계 전체 매출의 약 12%에 해당한다고 추산했다. 2025년 한 해에만 벤처 자본 39억 달러가 양자 분야에 집중됐다. BlackRock 같은 대형 자산운용사와 국부펀드가 전통적인 벤처캐피털을 밀어내며 주도권을 확보하는 추세도 나타났다. Quantinuum은 최근 기업 가치 100억 달러에 신규 투자를 유치했다.

미국 상무부는 2026년 중반 CHIPS·과학법을 근거로 IBM, GlobalFoundries, D-Wave, Atom Computing 등 9개 기업에 총 20억 달러 직접 지원을 확정했다. 정부가 소수 지분을 취득하는 방식을 채택함으로써, 지원 성격이 과학 연구 보조금에서 제조 인프라 투자로 전환됐다는 점이 주목된다.

주요 산업 파트너십

단독 내결함성 하드웨어를 기다리는 대신 고전 컴퓨팅과 결합한 하이브리드 방식으로 즉각적인 상업 가치를 추구하는 협력 구조가 두드러진다.

AstraZeneca는 IonQ, AWS, NVIDIA와 팀을 이뤄 포획 이온 프로세서와 GPU 가속을 결합한 파이프라인으로 계산화학 워크플로에서 기존 대비 20배 속도 향상을 달성했다. Boehringer Ingelheim은 PsiQuantum과 협력해 광자 기반 내결함성 큐비트 및 알고리즘 패키지로 금속효소 시뮬레이션을 진행하고 있으며, 이를 통해 약물 대사와 비표적 독성 예측 정확도를 높이는 것이 목표다.

Polaris Quantum Biotech는 D-Wave의 양자 어닐링 기술을 활용한 SaaS 플랫폼 QuADD를 통해 10^30 규모의 화합물 라이브러리를 30분 이내에 스크리닝한다. Microsoft와 Algorithmiq는 오류 완화 기반 양자화학 알고리즘 통합으로 복잡한 약물 분자 시뮬레이션에서 화학적 정밀도(exact chemical accuracy) 달성을 목표로 하고 있다. 대만의 Compal은 NYCU·NVIDIA와 함께 CUDA-Q 기반 시뮬레이티드 양자 어닐링을 항체 약물 설계와 분자 도킹에 적용 중이다.

상용화 병목 요인

현재 가장 큰 장벽은 세 가지다. 첫째, 양자 소프트웨어가 수백만 달러 규모의 고도로 최적화된 기존 슈퍼컴퓨터 성능을 일관되게 상회해야 한다는 기준 충족 문제다. 둘째, 고충실도 생물학 알고리즘 구현에는 수백만 개의 안정적으로 오류 수정된 물리 큐비트가 필요하지만 현재 하드웨어 수준은 이에 크게 못 미친다. 셋째, 양자물리학과 계산생화학, 제품화 역량을 동시에 갖춘 인력이 절대적으로 부족해 인재 확보 경쟁이 심화되고 있다.