인공지능(AI) 인프라 확대에 따른 고대역폭 메모리(HBM) 수요 급증으로 시장 지배력을 강화하고 있는 삼성전자와 SK하이닉스가 양자컴퓨팅이라는 새로운 변수와 맞닥뜨렸다. AI 반도체 호황 속에서 차세대 컴퓨팅 패러다임으로 주목받는 양자컴퓨팅이 추가 수요를 창출할 수 있다는 기대가 커지는 반면, 학계에서는 상용화까지 상당한 시간이 필요하다는 신중론이 제기되고 있다.

최근 AI 인프라 투자 확대에 힘입어 HBM 시장은 공급 부족 현상이 나타날 정도로 호황을 이어가고 있다. 시장조사업체 가트너는 올해 4월 보고서를 통해 2026년 전 세계 반도체 시장 규모가 1조3202억달러에 이를 것으로 전망했다. 특히 메모리 시장은 2025년 2163억달러에서 2026년 6333억달러로 급증할 것으로 내다봤다.

이 같은 흐름 속에서 엔비디아가 양자컴퓨팅 상용화의 핵심 난제를 겨냥한 AI 모델을 공개하면서 업계 관심이 집중되고 있다. 엔비디아는 지난 14일 ‘세계 양자의 날(World Quantum Day)’에 맞춰 양자 프로세서의 오류를 실시간으로 보정하고 연산 결과를 해석하는 AI 모델 ‘아이싱(Ising)’을 발표했다.

양자컴퓨팅은 0과 1을 동시에 계산하는 ‘큐비트(qubit)’를 기반으로, 기존 컴퓨터 대비 방대한 경우의 수를 한 번에 처리할 수 있는 차세대 기술이다. 이에 따라 신약 개발이나 금융 시뮬레이션처럼 기존 슈퍼컴퓨터로도 수년이 소요되는 연산을 획기적으로 단축할 수 있는 잠재력을 지닌다. 다만 그동안은 연산 과정에서 오류가 많아 상용화가 어려웠는데, 엔비디아가 AI를 활용해 양자 프로세서의 오류를 자동으로 보정하는 모델을 선보인 것이다.

해당 모델은 양자 프로세서 성능 향상을 위한 맞춤형 알고리즘과 데이터, 도구를 포함하고 있으며, ‘아이싱 디코딩’ 기술은 기존 오픈소스 알고리즘 대비 최대 2.5배 빠른 속도와 3배 높은 정확도를 제공하는 것으로 알려졌다. 젠슨 황 엔비디아 최고경영자(CEO)는 “인공지능은 양자컴퓨팅 실용화에 필수적인 요소”라고 강조했다.

다만 학계에서는 양자컴퓨팅이 단기간 내 산업적 파급력을 갖기 어렵다는 분석이 나온다.  한국 최초 전산학 박사로 현대 컴퓨팅 이론 정립에 기여한 것으로 평가받는 문송천 한국과학기술원 경영대 명예교수는 “물리학계 석학들과 논의해도 10년 내 상용화는 어렵다는 데 의견이 일치한다”며 “컴퓨터공학 관점에서도 단기간 내 실용화는 쉽지 않다”고 말했다.

문 교수는 “양자컴퓨팅이 확대될 경우 메모리 반도체 기업은 간접적인 수혜를 볼 수 있다”면서도 “AI 인프라 확대와 같은 수준의 실질적 성장 동력으로 이어지기는 어렵다”고 내다봤다. 이어 “컴퓨팅 시스템은 메모리와 프로세서가 필수적으로 결합되는 구조이기 때문에 일정 수준의 수요 증가는 자연스러운 결과”라고 덧붙였다.

향후 컴퓨팅 구조가 메모리 중심으로 재편될지, 혹은 기존의 컴퓨팅 중심 구조가 유지될지가 주요 관전 포인트로 꼽힌다. 메모리 중심 아키텍처로 전환될 경우 삼성전자와 SK하이닉스 등 메모리 업체에 유리한 환경이 조성될 수 있는 반면, 컴퓨팅 중심 구조가 유지될 경우 프로세서 기업이 상대적 우위를 유지할 가능성이 있다는 분석이다.