“양자 상태 공간 축소로 메모리 요구량 최소화, 효율 극대화”
전자통신연구원, 고성능 양자컴퓨팅 에뮬레이터 기반 시범 가동
[애플경제 김예지 기자] 국내 연구진이 자체 개발한 양자 컴퓨팅 기술로 양자 회로를 설계하고, 프로그램을 검증할 수 있도록 해 관심을 끈다. 한국전자통신연구원은 자체 개발한 고성능 양자컴퓨팅 에뮬레이터 ‘큐플레이어(QPlayer)’를 이용, 연구원 내부직원들을 대상으로 이같은 양자 회로 설계와 검증 시험을 하고 있다고 밝혔다. 이번 시범적인 작업은 ‘큐그라운드(Qground)’로 불린다.
큐그라운드는 양자-고전 하이브리드 컴퓨팅시스템 기술 개발을 최종 목표로 하는 연구개발의 첫 번째 단계다. 일반인이 양자 프로그래밍을 직접 돌려볼 수 있는 툴의 일종인 셈이다.
또한 연구진이 자체 개발한 ‘큐플레이어’는 2020년부터 ‘양자 큐비트 오류 정정 및 논리 큐비트 제어 기술’을 연구해온 결과물이다. 이는 전통적인 컴퓨터에서 양자 상태 벡터의 변화를 효과적으로 시뮬레이션하기 위해 설계된 기술이다.
기존 양자컴퓨팅 에뮬레이터와는 달리, ‘큐플레이어’는 양자 상태 공간의 축소 관리 기법을 도입, 메모리 요구량을 극적으로 줄이고 운영 성능은 크게 개선했다.
연구원은 이에 대해 “기존 슈퍼컴퓨터상의 다중 노드 기반 45큐비트 에뮬레이션이나, 단일 노드에서 35큐비트 수준의 에뮬레이션을 수행하던 IBM의 상용 수준을 크게 뛰어넘는 128개의 물리 큐비트를 지원한다”고 설명했다.
이번 큐플레이어는 특히 양자 중첩도가 70% 이내인 알고리즘에서 메모리 요구량이 적고, 고속으로 실행할 수 있어, 기존 양자컴퓨팅 에뮬레이터보다 한층 성능이 뛰어나다는 얘기다. 대표적으로 표면 코드 기반 코드거리 3인 논리 큐비트 6개의 동작을, 단일 노드에서 에뮬레이션한 사례가 꼽히기도 한다.
이는 특히 “적은 컴퓨팅 자원으로도 빠르고 효율적인 양자컴퓨팅 실험과 검증이 가능하다는 점에서, 양자 소프트웨어 연구의 중요한 플랫폼으로 자리 잡을 것”이란 평가다.
현재 큐플레이어는 양자 클라우드 플랫폼 기업인 메가존클라우드, 양자 보안 전문 기업 ‘노르마’ 등과 협력해 상용화 가능성을 모색하고 있다. 이를 통해 큐플레이어가 클라우드와 온-프레미스 환경에서 폭넓게 활용될 수 있을 것이란 기대다.
연구원은 “큐그라운드 서비스를 보다 확대하기 위해 GPU 기반 에뮬레이션과, 잡음 모사형 에뮬레이션이 가능한 엔진 코어를 추가 도입했다”면서 “양자 알고리즘 패턴에 따른 최적 엔진 코어 운영 기술을 큐플레이어에 추가, 사용자 운영 환경을 개선할 예정”이라고 밝혔다.