양자 AI(Quantum AI)는 양자컴퓨팅(Quantum Computing)과 AI를 융합한 첨단 기술로, 기존 컴퓨터가 처리하기 어려운 복잡한 문제를 해결하기 위해 고안된 기술이다. 양자컴퓨터는 기존 컴퓨터가 0과 1의 비트로 정보를 처리하는 것과 달리, 큐비트(qubit)를 이용해 동시에 여러 상태를 처리할 수 있어 방대한 데이터 분석과 고차원 연산에 강점을 가진다.

AI는 대규모 데이터를 분석하고 복잡한 상황에서 해법을 제시하는 기술로, 양자컴퓨팅과 결합해 머신러닝 알고리듬을 비약적으로 가속화할 수 있다. 

이러한 양자 AI는 금융, 재료 과학, 의료, 에너지 등 다양한 산업에서 혁신적 적용 사례를 만들어내고 있으며, 클라우드 기반 서비스와의 결합이 시장 확대의 주요 원동력으로 작용하고 있다. 

시장 조사 기관 얼라이드 마켓 리서치(Allied Market Research)가 발표한 “양자 AI 시장 규모, 점유율, 경쟁 구도 및 트렌드 분석 보고서(Quantum AI Market Size, Share, Competitive Landscape and Trend Analysis Report): Global Opportunity Analysis and Industry Forecast, 2024-2032”에 따르면, 글로벌 양자 AI 시장은 2023년 2억 달러에서 2032년 39억 달러 규모로 성장할 전망이며, 2024년부터 2032년까지 연평균 성장률(CAGR)은 36.6%로 예측된다.

시장 성장 요인

양자 AI는 독보적인 성능으로 산업 전반에서 각광받고 있다. 이 기술은 기존 컴퓨터보다 머신러닝 알고리듬 수행 속도가 훨씬 빠르며, 방대한 데이터를 즉각적으로 처리할 수 있다는 점에서 산업적 가치가 높다. 특히, 복잡한 환경에서의 예측 정확도가 뛰어나 금융 산업에서는 시장 예측을 통해 큰 수익을 창출할 수 있다. 공급망이나 교통망과 같은 복잡한 시스템의 성능 최적화에도 효과적이어서 기업들에게 비용 효율적이고 생산성을 높이는 해법을 제공한다.

이처럼 양자 AI의 강점은 다양한 산업에 변화를 가져오고 있다. 의약 분야에서 약물 개발을 혁신적으로 가속하고 있다. 분자생물학의 새로운 모델링 방식을 제시해 복잡한 치료법의 신속한 개발을 돕고, 방대한 환자 데이터를 분석해 예방적 의료 서비스를 가능하게 한다. 

금융 산업에서는 거래 패턴 분석, 리스크 관리, 사기 탐지 등에서 양자 AI의 예측력이 큰 이점을 제공하고 있으며, 에너지 산업에서는 전력망 최적화와 에너지 수요 예측에도 활용되고 있다.

클라우드 기반 양자 컴퓨팅 접근성의 확대도 시장 성장을 견인하는 주요 요인이다. QaaS(Quantum as a Service)가 혁신을 촉진하고 있으며, 이는 기업들이 고비용의 양자 컴퓨팅 장비 없이도 클라우드를 통해 양자 컴퓨팅 도구를 활용할 수 있도록 지원해 양자 AI의 상용화를 한층 가속화하고 있다. 이에 따라 의료, 재료 과학, 금융 서비스, 생명 과학, 제약 등 다양한 산업에서 실질적인 적용 사례가 꾸준히 증가하고 있다.

또한, 주요 글로벌 기업 간의 협업과 투자도 시장 성장에 크게 기여하고 있다. 글로벌 양자 컴퓨터 기업 쿠에라 컴퓨팅(QuEra Computing)은 2024년 10월, 구글 퀀텀 AI(Google Quantum AI)로부터 투자를 유치해 중성 원자(Neutral Atom) 분야의 기술을 강화하고, 양자 오류 수정(Quantum Error Correction) 역량을 확대하고 있다.

이 협력으로 쿠에라는 화학, 재료 과학, 금융 서비스, 생명 과학, 제약 등 여러 산업에서 혁신적인 양자 컴퓨팅 솔루션의 제공을 목표로 하고 있다.

디웨이브 퀀텀과 일본담배의 협업도 주목할 만하다. 두 기업은 양자 컴퓨팅과 AI를 활용해 혁신적 신약 개발을 추진하고 있으며, 디웨이브의 컴퓨팅 솔루션을 활용해 신약 개발의 속도와 품질을 높이고 있다. 이들은 제약 제품에 사용될 우수 화합물 발굴을 위한 새로운 방법론 개발을 목표로 하고 있다.

샌드박스AQ와 엔비디아(NVIDIA)의 협력도 시장의 성장 동력 중 하나다. 두 기업은 2024년 8월 협력을 발표하고, 양자와 AI 기술을 접목해 신약 개발, 배터리 등 재료 과학의 화학 조성 분석, 다양한 질환 치료법 개발 등을 추진하고 있다. 이러한 기술 협력은 양자 AI의 응용 범위를 더욱 확대하고 산업별 맞춤형 솔루션 개발에 기여하고 있다.

기술 접근성·고비용 장벽은 시장 성장의 제한 요인

양자 AI 시장은 기술적·경제적 진입장벽이 높은 편이다. 양자 컴퓨팅 하드웨어 구축 및 운영에는 고도의 기술력과 막대한 비용이 소요되며, 양자 알고리즘 개발에는 특수한 전문 지식이 요구된다. 중소기업이나 일반 연구기관이 단독으로 접근하기에는 어려움이 크며, 클라우드 서비스나 기술 대기업과의 협력에 의존하는 경우가 많다.

이러한 제한된 접근성은 시장 확대에 걸림돌로 작용하고 있으며, 양자 기술 보급을 위한 저비용 솔루션의 필요성이 꾸준히 제기되고 있다.

시장 현황

양자 AI 시장은 구성요소별, 배포 방식별, 응용 분야별, 최종 사용자별로 세분화된다. 구성요소별로는 하드웨어, 소프트웨어, 서비스로 구분되며, 배포 방식은 온프레미스와 클라우드 기반으로 나뉜다. 특히 클라우드 기반 시장은 QaaS 모델의 확산으로 높은 성장세를 보이고 있다.

응용 분야별로는 광대역 IoT, 대규모 IoT, 산업 자동화 등이 있으며, 이 외에도 여러 분야에서 양자 AI의 활용이 확대되고 있다. 최종 사용자별로는 머신러닝 및 최적화, 암호학 및 보안, 시뮬레이션 및 모델링 분야로 구분되며, 이들 분야에서 양자 AI의 활용이 활발히 이루어지고 있다.

지역별로 살펴보면 북미 지역이 양자 AI 시장을 주도하고 있으며, 유럽과 아태 지역도 기술 개발 및 산업별 적용이 빠르게 확대되고 있다. 특히 아태 지역은 제조업, 금융, 헬스케어 분야에서 양자 AI 활용에 대한 관심이 높아 향후 큰 시장 잠재력을 가지고 있는 것으로 분석된다.

양자 AI 시장의 주요 기업으로는 IBM, 구글, 리게티 컴퓨팅(Rigetti Computing), D-웨이브 퀀텀(D-Wave Quantum), 마이크로소프트, AWS, 후지츠(Fujitsu), 히타치(Hitachi), 도시바(Toshiba), 인텔 등이 있다. 이들 기업은 양자 프로세서, 클라우드 연동 양자 서비스, 머신러닝 최적화 등 다양한 분야에서 경쟁력 있는 기술을 확보하고 있으며, 연구 개발, 특허 확보, 협력 프로젝트 등을 통해 시장 선점을 위한 전략을 펼치고 있다.

양자 AI는 향후 연산 패러다임을 변화시키는 핵심 기술로, 고성능 연산과 강화된 보안을 필요로 하는 산업 전반에 걸쳐 필수 솔루션으로 부상하고 있다. 기술 상용화의 확산과 접근성 제고가 병행될 경우, 이 시장은 급속히 확대될 것으로 전망된다.