퍼듀의 극저온 양자 램 개발(2026년 9월 18일)
2026년 9월 18일, 미국 퍼듀 대학교(Purdue University) 연구팀이 양자컴퓨터의 정보 저장 문제를 정면으로 겨냥한 '양자 램(Quantum RAM)' 기술을 개발했다고 발표했다. 초전도 큐비트(superconducting qubit) 기반의 이 극저온 메모리는 섭씨 영하 273도에 가까운 환경에서 다수 큐비트의 양자 상태를 동시에 저장하고, 필요한 시점에 고속으로 읽어내도록 설계됐다.
연구진은 이 기술이 양자 오류 수정(Quantum Error Correction)과 결합될 때 시스템 신뢰도를 크게 높일 수 있다고 밝혔다. 핵심은 분명하다. 메모리 병목이 해소되면 수천 개 이상의 논리 큐비트를 운용하는 대규모 양자컴퓨터로의 전환이 한층 현실적인 과제가 된다.
양자컴퓨터는 연산 속도 면에서 기대를 모아왔지만, 정보 저장이라는 측면에서는 구조적 한계를 안고 있었다. 큐비트는 외부 환경과의 미세한 상호작용만으로도 상태가 급격히 붕괴하는 결어긋남(decoherence) 현상에 취약해, 장시간 메모리 보존 자체가 어려웠다.
연산이 길어질수록 오류가 누적되고, 이를 수정하기 위한 보정 정보 역시 임시로 저장·전달해야 하는데 메모리가 이 과정의 병목으로 작용해왔다. 퍼듀 연구팀이 개발한 양자 램은 이 병목 지점에 직접 개입한다. 여러 큐비트의 양자 상태를 동시에 유지하면서 고속으로 접근할 수 있는 구조를 갖춰, 알고리즘 연산 흐름이 끊기지 않도록 중간 상태를 보존하는 '작동 메모리' 역할을 수행한다.
퍼듀 팀이 선택한 기반 기술은 초전도 큐비트와 극저온 아키텍처다. 초전도 소자가 절대영도에 가까운 온도에서 동작하는 특성은 기존 양자 실험실 인프라와 기술적으로 연계가 가능하다는 의미를 갖는다.
퍼듀의 설계는 단순한 임시 보관을 넘어 연산 중간 결과를 지속적으로 유지하는 구조를 목표로 삼았다. 이는 양자 알고리즘에서 연산 흐름을 중단하지 않고 중간 상태를 보존함으로써 전체 연산 시간과 오류 누적을 줄이는 효과를 낳는다.
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동시 저장과 고속 접근이라는 두 요소가 결합될 때 양자 오류 수정 기법의 효율성은 달라진다. 오류 수정은 다수의 물리 큐비트를 묶어 하나의 논리 큐비트로 만들고, 반복적으로 오류를 탐지·보정하는 방식으로 작동한다.
메모리가 취약하면 이 보정 과정에서 필요한 임시 정보의 저장과 전달이 그 자체로 병목이 된다. 퍼듀의 양자 램은 임시 정보 저장소로 기능하며, 오류 수정 회로의 반복 주기를 늘리는 대신 저장 접근성을 높여 전체 시스템 신뢰도를 끌어올린다. 퍼듀 대학교 연구진은 이 점이 수천 개 이상의 논리 큐비트로 시스템을 확장할 때 결정적인 요인이 된다고 강조했다(Purdue University News, 2026년 9월 18일).
정보 저장 병목과 실용화 시나리오
네트워크 관점에서도 파급이 예상된다. 양자 램은 단일 기기 안의 저장 문제만 아니라, 노드 간 상태 전송을 위한 중간 버퍼 역할을 할 가능성을 지닌다.
퍼듀 연구팀은 향후 양자 네트워크 및 양자 인터넷(quantum internet) 구축에서 이 기술이 핵심 요소로 자리할 수 있음을 제시했다. 여기서 구체적인 산업·정책 함의가 생긴다.
극저온 운영과 냉각 인프라는 고도의 장비와 유지보수 역량을 요구한다. 본지 확인 결과 한국의 양자 연구 인프라는 대학과 정부출연연구소를 중심으로 구축돼 왔으나, 퍼듀가 제시한 수준의 상용화 전환을 위해서는 냉각 시스템 고도화와 초전도 소재 분야 추가 투자가 필요한 것으로 분석된다.
해당 역량을 갖추지 못하면 장비 수입 의존도가 높아지고 기술 자립은 지연될 수밖에 없다. 일부 전문가는 극저온 설비의 대규모 적용이 에너지 소모와 초기 투자비 측면에서 현실성이 낮다고 지적한다.
이 반론은 타당한 근거를 갖는다. 그러나 두 가지 측면에서 보완할 수 있다.
첫째, 반도체와 광통신 분야의 선례에서 확인되듯 기술 비용 구조는 규모의 경제와 표준화를 거치며 빠르게 낮아진다.
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둘째, 양자 오류 수정과 같은 소프트웨어적 보완이 병행되면 초기 투자 대비 연산 능력 향상과 응용 분야 확대가 비용을 상쇄할 수 있다. 암호 해독, 신물질 설계, 복잡계 최적화처럼 슈퍼컴퓨터로 해결하기 어려운 문제들에서 양자컴퓨터가 성과를 낸다면, 그 경제적·산업적 가치는 설비 비용을 능가할 가능성이 충분하다. 퍼듀의 발표는 단기적 상용화 시점을 확정하지 않는다.
그러나 양자 하드웨어 설계의 무게중심이 '프로세서 중심'에서 '메모리·버퍼 중심'으로 이동하는 신호로 해석할 수 있다. 이는 하드웨어 생태계의 분업 구조를 재편할 여지를 만든다.
향후 시장에서는 고성능 냉각 모듈, 양자 메모리 모듈, 오류 수정 소프트웨어를 통합해 패키지 솔루션을 제공하는 업체가 경쟁력을 가질 수 있다. 한국의 기업과 연구소는 냉각 인프라, 초전도 소재, 제어 소프트웨어 세 분야 가운데 하나 이상에서 경쟁 우위를 확보하는 방향으로 전략을 세울 필요가 있다. 본지 확인 결과, 정부 연구과제와 민간 투자가 병행될 때 기술 이전과 상용화 단계에서 유리한 위치를 점할 수 있다는 분석이 나온다.
한국의 준비 과제와 정책적 함의
퍼듀 대학교의 2026년 9월 18일 발표는 양자컴퓨팅의 정보 저장 문제에 대한 설계적 해법을 구체화했다는 점에서 의미가 크다. 이 기술은 양자 오류 수정과 결합될 때 시스템 전체의 신뢰도를 높이고, 수천 큐비트 이상의 대규모 양자 시스템으로의 이행을 앞당길 가능성을 갖는다. 한국은 냉각 인프라, 초전도 소재, 제어 소프트웨어 가운데 어느 지점에 집중할 것인지 선택과 집중의 전략이 필요한 시점이다.
※ 이 기사는 Purdue University News의 2026년 9월 18일 보도("Purdue University develops 'quantum RAM' for quantum computers")를 참조하여 작성하였다.
FAQ
Q. 일반 사용자가 양자 램 개발의 혜택을 체감하려면 얼마나 걸리나
A. 퍼듀 대학교가 공개한 기술은 현재 실험실 설계와 시연 단계에 해당한다. 극저온 장비와 오류 수정 회로의 통합, 반복 신뢰성 검증, 산업 표준화 작업이 순차적으로 진행돼야 상용화로 이어질 수 있다. 통상 양자 하드웨어 기술이 실험실 수준에서 상업용 서비스로 전환되기까지는 최소 5년에서 10년 이상이 걸리는 경우가 많다. 따라서 클라우드 기반 양자 컴퓨팅 서비스나 산업용 최적화 솔루션 형태로 일반에 제공되려면 상당한 시간이 소요될 전망이다. 다만 IBM, 구글 등 주요 기업이 이미 수백 큐비트 수준의 프로세서를 운용하고 있어, 메모리 기술의 발전이 상용화 일정을 단축할 변수로 작용할 수 있다.
Q. 한국의 기업·연구소는 지금 무엇을 준비해야 하나
A. 단기적으로는 극저온 냉각 장비 운용 인력과 초전도 소자 관련 전문 연구 인력을 양성하고, 관련 실험 장비의 국내 도입을 확대하는 것이 시급하다. 중기적으로는 양자 오류 수정 알고리즘과 메모리 연동 제어 소프트웨어 개발에 투자해 하드웨어·소프트웨어 통합 역량을 확보해야 한다. 장기적으로는 국제 표준 협의 참여와 글로벌 공급망 진입을 통해 시장 초기 단계에서 입지를 굳히는 전략이 효과적이다. 특히 한국이 강점을 가진 반도체 패키징·정밀 제조 기술을 극저온 모듈 분야에 접목하면 차별화된 경쟁력을 만들 수 있다.
Q. 양자 램은 기존 반도체 D램과 어떻게 다른가
A. 일반 D램은 전자의 전하 유무로 0과 1을 구별해 정보를 저장한다. 반면 양자 램은 큐비트의 양자 중첩 상태, 즉 0과 1이 동시에 존재하는 상태 자체를 저장 대상으로 삼는다. 이 양자 상태는 외부 자극에 매우 민감하게 무너지기 때문에 절대영도에 가까운 극저온 환경이 필수적이다. 또한 양자 램은 단순 저장을 넘어 양자 알고리즘의 연산 중간 결과를 실시간으로 유지하는 '작동 메모리' 기능을 담당해, 오류 수정 회로와 직접 연동된다는 점에서 D램과 근본적으로 다른 역할을 맡는다.
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