양자 컴퓨팅의 성능이 빠르게 향상되면서 재료 과학, 생명과학, 화학 등 다양한 분야에서 복잡한 문제를 해결할 수 있게 됐다. 산업 전반에도 큰 영향을 미치며, 첨단 알고리듬과 슈퍼컴퓨팅 자원의 결합해 그간의 한계를 넘어서면서 과학적 탐구와 산업적 응용에서 중요한 역할을 해내고 있다.

IBM이 미국에서 개최한 ‘IBM 퀀텀 개발자 컨퍼런스’에서 IBM 양자컴퓨터에서 복잡한 알고리듬을 빠르고 정확하게 실행할 수 있는 양자 하드웨어 ’IBM 퀀텀 헤론(IBM Quantum Heron)’과 소프트웨어를 출시했다고 14일 밝혔다.

IBM의 양자 프로세서 ‘IBM 퀀텀 헤론’은 IBM의 양자 데이터 센터에서 사용되며, 오픈소스 양자 컴퓨팅 소프트웨어 ‘퀴스킷’을 활용해 특정 클래스의 양자 회로를 최대 5000개의 2큐비트 게이트 연산까지 정확하게 실행할 수 있다. 이를 통해 재료, 화학, 생명과학, 고에너지 물리학 등 다양한 분야에서 겪었던 과학적 난제 해결의 실마리를 얻게 됐다.

특히 이번에 발표된 이 프로세서와 ‘퀴스킷’은 작년에 실행된 모델보다 게이트 수의 약 2배에 해당하며, 데이터 당 처리 시간도 총 112시간 소요에서 50배 빠른 2.2시간으로 줄었다. 

‘퀴스킷’은 개발자가 양자 회로를 쉽게 구축할 수 있는 ‘양자 소프트웨어 개발 키트(SDK)’로, 오픈소스 벤치마킹 도구 ‘벤치프레스’를 사용해 1000여 개의 테스트로 다른 SDK와 비교 측정했다. 그 결과, 회로 트랜스파일 속도에서 TKET보다 평균 13배 빠르며, 트랜스파일된 회로의 2큐비트 게이트 수를 평균 24% 줄여 양자 회로 생성 및 최적화에서 우수한 효율성과 안정성을 제공함을 입증했다.

‘IBM 퀀텀 플랫폼’은 양자 컴퓨팅을 실험하고, 다양한 과학적 문제를 해결할 수 있게 설계된 통합 양자 컴퓨팅 환경이다. 이 플랫폼은 생성AI 기반 기능과 IBM 파트너의 소프트웨어 등 신규 퀴스킷 서비스를 확대하고 있으며, 산업 전문가들이 과학 연구를 위한 차세대 알고리듬을 구축할 수 있다.

여기에는 ▲AI 활용으로 양자 하드웨어에 적합한 회로 최적화 지원 ‘퀴스킷 트랜스파일러 서비스’ ▲개발자가 IBM 그래니트 기반 생성AI 모델로 양자 코드를 생성하는 ‘퀴스킷 코드 어시스턴트’, ▲양자 및 기존 시스템에서 초기 양자 중심 슈퍼컴퓨팅 접근법을 실행하는 퀴스킷 서버리스 등의 도구가 포함된다.

또한, 양자 노이즈의 관리 부담을 줄이고 양자 회로의 복잡성을 추상화해 양자 알고리듬 개발을 간소화하고자 IBM, 알고리즘믹(Algorithmiq), 케드마(Qedma), 큐나시스(QunaSys), Q-CTRL, 멀티버스 컴퓨팅의 서비스를 이용할 수 있는 ‘IBM 퀴스킷 함수 카탈로그’ 도 지원한다.

IBM은 병렬화된 워크로드를 실행하는 양자 컴퓨터와 기존 컴퓨터를 통합해 복잡한 문제를 고성능 소프트웨어로 분리하고, 가장 적합한 아키텍처로 알고리듬의 각 부분을 나누어 해결한 후 문제를 다시 서로 결합한다. 이는 각각의 컴퓨팅 방식으로는 접근이 불가능하거나 어려운 알고리듬을 실행할 수 있게 한다.

IBM 제이 감베타(Jay Gambetta) 퀀텀 부사장은, “양자 하드웨어와 퀴스킷의 발전으로 첨단 양자 및 기존 슈퍼컴퓨팅 자원을 결합한 새로운 알고리듬 개발을 할 수 있게 됐다. 오류 수정 양자 시스템을 목표로 한 로드맵이 추진되는 가운데, QPU, CPU, GPU의 융합이 산업 전반의 미개척 컴퓨팅 잠재력을 실현하는 데 중요한 역할을 할 것”이라고 말했다.

[알림] ‘GTT KOREA’와 ‘전자신문인터넷’이 공동으로 주최하는 “NSWS(Next Smart Work Summit) 2024”에서는 글로벌 스마트워크 솔루션 선도 기업들이 참여하여 최신 기술과 시장 동향, 그리고 기업이 당면한 문제의 해결 방안을 심도 있게 다룰 예정이다. 이번 서밋에서는 AI와 스마트워크를 활용한 혁신적인 업무 환경 구축 및 활용 전략 공유와 함께 전시 부스를 통해 기업에 필요한 다양한 스마트워크 활용법을 구체적으로 체험해 볼 수 있는 장도 마련된다.