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[부꾸미]급등주 미리 알아낸다? 양자컴퓨터 '베팅'한 서학개미

머니투데이
  • 김사무엘 기자
  • 방진주 PD
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  • 2021.12.23 03:30
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비트코인을 해킹해서 다 내 것으로 만들고, 떡상하는 주식 미리 알아 맞히고, 여자친구 남자친구 SNS 비밀번호 알아내고. 그러면 얼마나 좋을까요? 그런데 이렇게 상상만 하던 게 이제 곧 현실이 될 지도 모른다고 합니다. 바로 양자컴퓨터 때문인데요.

미래 사회를 바꿀 '게임체인저'로 주목 받으면서 최근 서학개미(해외주식에 투자하는 개인 투자자)들의 관심도 부쩍 늘었습니다. 최근 한 달 간 국내 투자자들이 양자컴퓨터 개발업체 아이온큐에 투자(순매수)한 규모는 1억4400만달러(약 1700억원). 전체 해외주식 중 8번째로 많은 규모입니다.

상장 이후 변동성은 매우 심한 상황이지만 테슬라처럼 앞으로 주가가 100배, 200배 오를 거란 기대감도 상당한데요. 양자컴퓨터가 도대체 뭐길래 이렇게 주목을 받는 걸까요? 진짜로 게임체인저가 될 수 있을까요?

※이 기사는 머니투데이 증권 전문 유튜브 채널 '부꾸미-부자를 꿈꾸는 개미'의 영상을 토대로 작성됐습니다. '부꾸미'에 오시면 더 자세한 내용을 확인하실 수 있습니다.

유튜브 채널 '부꾸미-부자를 꿈꾸는 개미'
유튜브 채널 '부꾸미-부자를 꿈꾸는 개미'


양자컴퓨터의 작동 원리…'중첩'과 '얽힘'



양자컴퓨터란 양자의 중첩과 얽힘 현상을 이용해 동시 연산을 수행하는 컴퓨팅 기술인데요. 우선 양자역학이 뭔지 간단히 알아야 할 것 같습니다. 양자란 원자나 광자처럼 더 이상 쪼갤 수 없는 최소한의 에너지 단위입니다. 정말 우리 눈에는 보이지 않을 정도로 아주 작고 작은 세계의 움직임을 다루는 학문이죠.

아주 작은 세계에서 일어나는 현상이다보니까 우리가 평소에 상식이라고 알고 있는 물리 법칙이 전혀 통하지 않기도 하는데요. 대표적인게 양자 중첩 현상입니다. 관측을 하기 전까지는 하나의 양자에서 여러가지 상태가 동시에 존재한다는 현상인데요.

굳이 비유하자면 현실세계에서는 동전을 던지면 앞면 혹은 뒷면만 나오는데, 양자세계에서는 동전의 앞면과 뒷면이 동시에 존재할 수 있다는 거죠.

유튜브 채널 '부꾸미-부자를 꿈꾸는 개미'
유튜브 채널 '부꾸미-부자를 꿈꾸는 개미'
중첩 현상의 특징은 관측을 하는 순간 이런 중첩은 사라지고 하나의 현상으로만 나타난다는 겁니다. 워낙 작은 세계에서 나타나는 일이다보니까 관측이라는 행위 자체가 결과에도 영향을 준다는 거죠. 이중슬릿 실험이 양자의 이 같은 중첩현상을 입증한 것으로 유명합니다.

양자 중첩 현상을 통해서 양자는 입자와 파동의 성질을 모두 갖는다는 게 밝혀지고요. 양자의 위치와 운동량은 동시에 측정할 수 없다라든지, 양자의 움직임은 '확률적으로'만 알 수 있다는 불확정성의 원리도 나옵니다.

영화 '앤트맨'에서 나오는 앤트맨이 순간이동도 하고 벽도 통과하는 게 양자의 성질을 잘 나타낸 장면이라고 볼 수 있습니다.

또 하나 중요한 개념이 양자 얽힘인데요. 두 양자가 서로 '얽힌' 상태에 있으면 관측을 통해 하나의 양자 상태가 결정되는 순간, 그 즉시 얽혀있는 다른 양자의 상태도 결정되는 현상입니다.

잘 이해가 안 가신다고요? 걱정하지 마세요. 세계적인 천재 물리학자인 리처드 파인만은 양자역학을 두고 이런 말을 했습니다. "양자역학을 제대로 이해한 사람은 이 세상에 단 한 명도 없다"고 말이죠. 그만큼 이해하기 어려운 이론이라는 의미지만 그런 현상이 존재한다는 사실은 부정할 수 없습니다. 여러 실험을 통해 증명되고 있죠.

양자컴퓨터는 이 같은 양자의 중첩과 얽힘이라는 현상을 이용합니다. 양자컴퓨터의 이론적 배경 역시 리처드 파인만이 제공했습니다. 여러 상태가 동시에 나타나는 양자의 성질을 이용하면 기존의 컴퓨터보다 훨씬 빠르게 연산을 할 수 있지 않겠냐 하는 거죠.

우선 기존의 컴퓨터는 어떻게 계산하는지 알아볼게요. 우리가 알고 있는 반도체 칩은 사실 자세히 보면 아주 작고 작은 수 십 억개의 트랜지스터로 구성돼 있습니다. 트랜지스터의 원리는 간단한데요. 전기가 통하면 1, 통하지 않으면 0인거죠. 이런 0과 1의 조합으로 AND 게이트, OR 게이트, NOT 게이트 같은 여러 가지 논리 연산을 만들어 내고 이 게이트들을 여러 개 조합해서 복잡한 연산을 수행할 수 있는 거죠.

컴퓨터의 최소 정보 단위는 비트입니다. 2진수 1개 자리를 나타내는 게 1비트인데요. 1비트면 0 혹은 1의 정보를 나타낼 수 있죠. 2비트면 2진수 2개 자리니까 00, 01, 10, 11 이렇게 4개 정보를 나타낼 수 있고요. 3비트면 000, 001, 010, 011, 100, 101, 110, 111 이렇게 8개 정보를 표현할 수 있습니다.

양자컴퓨터는 다릅니다. 양자컴퓨터의 최소 단위는 큐비트라고 하는데요. 양자는 중첩이라는 특징을 갖고 있기 때문에 1큐비트는 0과 1이 중첩인 상태가 됩니다. 쉽게 표현하면 0과 1이 확률적으로 동시에 존재하는 거죠.

이런 중첩의 특징 때문에 1큐비트는 한 번에 2개의 정보를 나타낼 수 있고요. 2큐비트면 4개, 3큐비트면 8개의 정보를 동시에 처리할 수 있는 겁니다.

유튜브 채널 '부꾸미-부자를 꿈꾸는 개미'
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예를들어 볼게요. '3개의 2진수 x, y, z를 더할 때 최소값이 나오는 x, y, z의 조합은 무엇인가'라는 문제가 있습니다. 기존의 컴퓨터는 한 번에 하나의 정보만 처리할 수 있기 때문에 0+0+0부터 1+1+1까지 총 8번의 계산을 해야 합니다. 계산 값들을 비교해서 가장 작은 값인 0을 찾아내는 거죠.

그런데 양자컴퓨터의 1큐비트는 0과 1이 중첩으로 나타나기 때문에 0+0+0부터 1+1+1까지 8가지의 조합을 단 한 번의 연산으로 모두 처리할 수 있습니다. 1번 연산에 걸리는 속도가 똑같다고 하면 양자 방식이 기존 컴퓨터보다 8배나 빨리 처리할 수 있다는 거죠.

3큐비트는 8배, 4큐비트는 16배, 5큐비트는 32배. 이런식으로 큐비트가 늘어나면 늘어날수록 양자컴퓨터의 계산 속도는 기하급수적으로 빨라집니다. 또 양자 얽힘 현상을 이용하면 10개의 양자로 20개의 상태를 만들어 낼 수 있기 때문에 성능이 비약적으로 증가하는거죠.

현재 전 세계에서 가장 성능이 좋은 슈퍼컴퓨터로도 수 십 만년 이상 걸리는 계산 문제를 양자컴퓨터는 단 몇 초 만에 처리할 수 있다고 하는 얘기가 그래서 나오는 겁니다.




양자컴퓨터의 '초능력', 활용 분야는?



닥터 스트레인지는 타노스에게 이길 수 있는 1400만 가지의 미래를 하나하나 계산하느라 한참 걸렸잖아요. 그런데 양자컴퓨터는 1400만 가지를 단 한 번에 처리할 수 있는 거죠. 어떻게 보면 닥터 스트레인지를 뛰어넘는 초능력인데요. 이런 '초능력' 같은 연산 능력 때문에 사람들은 양자컴퓨터가 이 세상을 바꿀 게임체인저가 될 수 있다고 기대하는 겁니다.

양자컴퓨터가 활용될 수 있는 분야는 인공지능부터 암호해독, 금융, 물류, 의약, 에너지 등등 굉장히 다양합니다.

예를들어 물류 분야에서는 '택배 차량이 A, B, C, D, E 5개 지역을 돌면서 택배를 배달한다고 할 때 가장 빠르게 배달할 수 있는 경로가 무엇일까' 하는 경로 최적화 문제를 단숨에 해결할 수 있겠죠. 기존의 컴퓨터는 경로를 순차적으로 하나씩 계산해야 하지만 양자컴퓨터는 모든 경로를 동시에 계산할 수 있으니까요.

유튜브 채널 '부꾸미-부자를 꿈꾸는 개미'
유튜브 채널 '부꾸미-부자를 꿈꾸는 개미'
인공지능 영역에서도 양자컴퓨터의 활약이 기대되는데요. 인공지능의 기본 원리도 최적의 방식을 찾아나가는 데 있습니다. 소프트웨어가 스스로 학습하는 딥러닝 방식을 통해서 어떤 방식이 문제 해결에 가장 효율적인지 찾아나가는 거죠.

지금까지는 기존의 컴퓨터가 갖는 계산 속도의 한계 때문에 인공지능의 발전에도 제약이 있을 수밖에 없었습니다. 예전에 이세돌 9단과 알파고의 맞대결 다들 기억하시죠? 인공지능의 압도적인 성과에 다들 충격에 빠졌지만 사실 대결하기 전까지만 해도 바둑에서 인공지능이 인간을 앞서리라 생각하는 사람은 거의 없었습니다. 왜냐하면 바둑은 경우의 수가 너무 많기 때문에 그걸 인공지능이 일일이 다 계산할 수 없다는 이유에서였죠. 가정에 따라 다르긴 한데 바둑의 경우의 수는 10의 768제곱 가지나 된다고 합니다.

슈퍼컴퓨터가 이 경우의 수를 모두 계산할 수 없기 때문에 알파고는 그 중에 몇 가지 경우의 수만 추려서 확률적으로 가장 승률이 높은 수를 선택하는 방식을 취한건데요. 만약 알파고가 모든 경우의 수를 다 계산할 수 있었다면 이세돌 9단은 절대 1승조차도 할 수 없었을 겁니다.

양자컴퓨터라면 이런 모든 바둑의 경우의 수를 단 한 번의 연산으로 끝낼 수 있습니다. 상대방이 한 수 한 수 둘 때마다 모든 경우의 수를 다 계산해서 대응하는 거죠. 이렇게 인공지능의 계산을 양자컴퓨터로 수행하게 된다면 인공지능의 성능은 비약적으로 발전하게 될 겁니다. 거의 완벽에 가까운 인공지능이 될 수도 있죠.

주식 투자에도 양자컴퓨터가 유용하게 활용할 수 있는데요. 얼마 전에 미국의 유명한 자산운용사인 아크 인베스트가 2025년 테슬라의 주가 예상치를 3000달러로 제시해 사람들을 깜짝 놀라게했죠. 이때 사용한 방식이 '몬테카를로 시뮬레이션'이란 방법인데요.

주가에 영향을 미질 수 있는 모든 변수들을 고려해서 주가가 얼마가 될지 반복적으로 계산하는 방법이거든요. 수 없이 많은 반복 계산을 하다보면 특정한 확률 분포가 만들어지는데, 이걸 보고 '테슬라 주가가 N년 뒤에 3000달러가 될 확률이 몇 %다'라고 얘기할 수 있는 겁니다.

그런데 주가에 영향을 미치는 변수는 너무 많기도 하고, 또 반복적인 계산을 천 번, 만 번씩하다보면 시간이 너무 오래 걸린다는 단점이 있습니다. 하지만 이 역시 양자컴퓨터를 이용하면 얘기가 달라지죠. 변수가 얼마나 많든, 계산 반복 횟수가 몇 번이든 상관 없이 순식간에 계산해 버릴테니까요.

최적의 자산 포트폴리오를 구성할때도 양자컴퓨터를 활용하면 금방 해결할 수 있습니다. 현대 포트폴리오 이론에 따르면 '안정적인 포트폴리오'란 서로 상관관계가 낮은 자산들을 섞는 건데요. 상관관계가 낮은 자산들이 무엇인지 찾고, 이걸 어떤 비율로 투자할지에 관한 조합은 거의 무한대에 가깝습니다. 이것 역시 양자컴퓨터를 이용하면 순식간에 계산할 수 있겠죠. 순간순간 변하는 시장 상황에 맞는 최적의 포트폴리오를 빠른 속도로 계산할 수 있다면 금방 부자가 될 수 있지 않을까요?

이밖에도 의약 분야에서는 분자 시뮬레이션을 통해 신약 개발 속도를 한층 높일 수 있고요. 항공·우주 분야에서는 유체역학적으로 최적의 기체를 설계할 수 있고, 또 암호 분야에서는 공인인증서 등에 활용되는 RSA 암호체계를 보다 쉽게 풀어낼 수도 있습니다. 정말 양자컴퓨터의 활용 분야는 무궁무진하다고 할 수 있죠.




아이온큐의 기술력, '이온트랩'이란?



미래 세상을 바꿀 게임체인저로 주목받다보니까 미국이나 중국을 비롯한 세계 각국에서 너도나도 양자컴퓨터 개발에 열을 올리고 있는데요.

IBM이나 구글, 인텔, 마이크로소프트 같은 대형 IT 기업들은 말할 것도 없고요. 스타트업 중에서도 아이온큐, 디웨이브, 리게티 같은 기업들이 어느정도 성과를 내면서 주목받고 있습니다.

이 가운데 아이온큐가 주목받은 이유는 순수양자컴퓨터 개발업체 중 최초로 증시에 상장했다는 점 때문입니다. 올해 10월1일 스펙 합병을 통해 뉴욕 증시에 상장했죠.

듀크대 김정상 교수가 공동 창업자 중 한 명이라는 점도 국내 투자자들이 아이온큐에 관심을 갖는 요인 중 하나입니다. 2015년 메릴랜드 대학의 크리스 먼로 교수와 듀크대 김정상 교수가 공동 창업한 아이온큐는 기술력과 미래 가능성 등을 인정받으면서 아마존, 보쉬(BOSCH) 같은 글로벌 기업뿐 아니라 여러 벤처캐피털들로부터 투자를 받았습니다. 한국에서도 삼성전자, 현대차, 기아 등이 투자한 것으로 유명하고요.

아이온큐는 기술력으로 구글이나 IBM 같은 IT 공룡들을 상대하고 있는데요. 대표적인게 아이온큐가 사용하고 있는 이온트랩 기술입니다.

양자컴퓨터는 큐비트의 양자 상태를 구현하는 방식에 따라 초전도 소자, 이온트랩, 양자점 등으로 종류를 나눌 수 있습니다. IBM과 구글은 초전도 방식을 사용하고요. 아이온큐는 이온트랩 방식을 개발 중입니다.

양자 상태는 관측이라는 아주아주 미미한 행위에도 영향을 받기 때문에 중첩 상태를 유지하기 위해선 주변 환경을 철저히 통제하는 것이 매우 주요합니다. 주변을 진공 상태로 만들거나 극저온으로 떨어트려서 저항을 0으로 만들어 버리는 거죠.

초전도 방식은 저항이 제로가 되는 절대영도(영하 273.15℃) 상태의 초전도체를 이용해 큐비트를 제어하는 건데요. 제조 단가가 비싸고, 부피도 클 뿐더러 상온에선 사용할 수 없다는 단점이 있습니다.

반면 아이온큐가 개발하는 이온트랩 방식의 가장 큰 장점은 상온에서 사용할 수 있다는 겁니다. 이온트랩은 이온 상태로 만든 원자를 전자기장에 가두고 레이저로 큐비트를 제어하는 방식입니다. 자기장과 레이저를 이용하기 때문에 상온에서 작동할 수 있고 부피도 아주 작게 만들 수 있다고 하네요.

물론 초전도 방식과 이온트랩 방식은 일장일단이 있어서 아직은 뭐가 더 좋다 단정 지을 순 없다고 합니다. 사실 상온에서의 작동 여부나 제조 단가나 이런 부분은 어떻게 보면 부가적인 요인이고 중요한 건 성능이겠죠.

유튜브 채널 '부꾸미-부자를 꿈꾸는 개미'
유튜브 채널 '부꾸미-부자를 꿈꾸는 개미'
양자컴퓨터 성능을 따질 때 중요하게 보는 4가지가 있는데요. 큐비트의 수, 연산속도, 결맞음 시간(얽힘 상태가 유지되는 시간), 신뢰도(계산의 정확도)입니다.

큐비트 수는 많을수록, 연산 속도는 짧을수록, 결맞음 시간은 길수록, 신뢰도는 높을수록 성능이 좋은 양자컴퓨터라고 보시면 됩니다.

지금까지 여러 연구들을 종합해 보면 대체로 초전도 방식은 큐비트 수와 연산 속도에 유리하고, 이온트랩은 결맞음 시간과 신뢰도에 더 유리하다고 합니다. 업체들 간 기술 경쟁이 치열하게 벌어지고 있기 때문에 아직은 어떤 기술이 대세가 될 지는 조금 더 지켜봐야 할 것 같습니다.

아이온큐의 또 다른 장점은 양자컴퓨터 기술에 목말라 있는 수많은 IT 업체들을 고객으로 만들 수 있다는 건데요. 구글, IBM, 마이크로소프트 등은 각자 양자컴퓨터를 개발하고 있기는 하지만 확장성은 떨어집니다. 무슨 말이냐면 구글이 개발한 양자컴퓨터를 경쟁사인 IBM이나 마이크로소프트가 사용하진 않을 거라는 거죠.

아이온큐는 이들 대형 IT업체들과 경쟁 관계가 아닌 협력 관계를 유지하면서 어부지리를 얻을 수 있습니다. 현재 아이온큐는 11큐비트 짜리 양자컴퓨터를 구글, 아마존, 마이크로소프트의 클라우스 시스템에 공급하고 있고요. 하버드, 옥스퍼드, 프린스턴, MIT 같은 유수의 연구기관과도 제휴를 맺고 있습니다.

우리나라의 삼성전자와 현대차, 기아도 아이온큐에 투자한 상태이기 때문에 기회만 된다면 얼마든지 이들 기업과도 협력할 수 있습니다. 아직 양자컴퓨터는 초기 단계이기 때문에 기술을 선점하려는 글로벌 기업들의 러브콜이 이어질 가능성은 얼마든지 있습니다.




미래 성장에 베팅? 실적 살펴보니…



관건은 대부분 성장 기업들이 그렇듯이 언제 본격적인 수익화를 이룰 수 있을까하는 건데요. 현재 아이온큐의 주요 매출은 QCaaS(Quantum Computing as a Service), 즉 양자컴퓨터 서비스를 제공하는 대가로 이용료를 받는 겁니다. 아마존, 구글, 마이크로소프트가 자사의 클라우드 시스템에 아이온큐의 양자컴퓨터를 사용하고, 일정 금액을 지불하는 거죠.

올해 3분기까지 이 서비스 계약이 총 1510만달러를 기록했는데요. 올해 목표치였던 500만달러를 훌쩍 넘는 실적입니다. 올해 4분기에 60만~80만달러 계약이 추가되면 올해 총 1600만달러 정도의 서비스 계약을 올릴 것 같다고 하네요. 참고로 이 서비스 계약은 한 번에 전부 다 매출로 반영하는 게 아니라 매년 조금씩 나눠서 매출로 반영한다고 합니다.

올해 3분기까지 매출은 45만달러고요. 4분기까지 더하면 올해 총 150만~170만달러 매출을 기록할 전망이라고 합니다. 올해 3분기 누적 영업손실과 순손실은 각각 2785만달러, 3210만달러입니다. 대부분의 성장 기업이 그렇듯 연구비가 늘고 연구 인력도 늘어나면서 적자는 당분간 더 커질 가능성이 있습니다.

참고로 아이온큐가 올해 3월 발표한 IR자료에 보면 2026년까지 실적 전망치가 나와있는데요. 매출은 연평균 150%씩 성장하고, EBITDA(법인세, 감가상각 전 영업이익)는 2025년 흑자전환한다는 전망인데, 참고적으로 보시면 좋을 거 같습니다.

다행히도 상장 전부터 투자를 많이 받아놓은 것도 있고, 상장하면서 추가 투자금이 많이 들어와서 당장 현금 걱정을 해야하는 수준은 아니라고 합니다. 현재 현금 및 현금성 자산은 5억8730만달러인데요. 아이온큐 전망에 따르면 영업활동 현금흐름은 2027년 손익분기점에 도달하는 것이 목표고요. 그 전인 2026년까지 사용할만한 충분한 현금을 보유하고 있다고 합니다.

긍정적인 전망은 세계 각국의 기술 경쟁이 갈수록 치열해지면서 첨단 기술인 양자컴퓨터에 대한 투자도 크게 늘고 있다는 건데요. 추정 기관마다 좀 다르긴 한데 양자컴퓨터 시장 규모는 2019년 5억달러에서 2030년 650억달러로 약 10년 동안 130배 팽창할 거란 전망도 있습니다.

물론 이런 양자 기술이 실제로 현실화 할 수 있을지에 대한 우려나 기술적으로 해결해야 할 문제들도 많기 때문에 잘 살펴보시고 신중한 투자 판단을 내리시면 좋을 거 같습니다. 아직 실적도 별로 없는 회산데 시가총액이 30억달러(3조5000억원)나 된다는 점도 부담이 될 수 있고요.

또 하나 조심할 점은 지금처럼 시장이 긴축 기조에 있을 땐 성장주에 불리하게 작용한다는 건데요. 최근(12월15일) 열린 미국 FOMC(연방공개시장위원회)에서는 테이퍼링(양적 완화 축소) 규모를 기존보다 2배 늘리는 것으로 결정됐습니다. 내년 3월 테이퍼링을 조기 종료한 뒤에는 금리를 3번 정도 인상할 수 있다는 전망이 나왔고요.

유동성이 줄어들고 금리가 오르면 상대적으로 성장 기업 가치는 떨어집니다. 자금 조달 비용이 늘어나는 문제도 있지만 금리와 더불어서 할인율도 오르기 때문인데요. 할인율이란 미래의 현금 가치를 현재 가치로 환산할 때 사용하는 건데요. 할인율이 높아진다는 건 현재 가치가 미래 가치보다 더 많이 할인받는다는 의미입니다. 미래 벌어들일 수익을 기준으로 현재 가치를 환산하는 성장주들에는 당연히 할인율 상승이 악재일 수밖에 없는 거죠.

유튜브 채널 '부꾸미-부자를 꿈꾸는 개미'
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마지막으로 월가에서는 아이온큐에 대해 어떻게 보고있는지 간단히 살펴볼게요. 현재 아이온큐에 대해 투자의견을 낸 곳은 골드만삭스, 벤치마크, 크레이그 핼럼 3곳입니다. 벤치마크와 크레이그 핼럼을 '매수' 의견을 제시하면서 목표주가로 각각 28달러, 26달러를 제시했고요. 골드만삭스는 지난 17일 목표주가를 기존 28달러에서 22달러로 하향 조정했습니다. 투자의견은 '중립' 이었고요. 이 역시 투자 판단에 참고하시면 좋을 거 같습니다.



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