오리엔텀, '양자 금융 알고리즘' 국내 첫 논문 발표

양자 알고리즘 ArXiv 논문 발표
QAE, 이온 트랩 기반과 초전도체 양자 컴퓨터기반에 얽힘 게이트 분석

오리엔텀(대표 방승현)은 아카이브(arXiv)에 양자컴퓨터을 이용한 금융 양자 회로 확장성에 대한 비교 분석에 관한 논문을 발표했다고 15일 밝혔다.

오리엔텀, arxiv에 발표한 '금융 양자 회로의 확장성에 대한 비교 분석(Comparative Study of Quantum-Circuit Scalability in a Financial Problem)' 논문 [자료=오리엔텀]

이번에 오리엔텀이 ArXiv에 개제한 논문 '금융 양자 회로의 확장성에 대한 비교 분석)(Comparative Study of Quantum-Circuit Scalability in a Financial Problem)'은 내용의 혁신성으로 학계의 커다란 관심을 받고 있다.

이 논문은 해당 알고리즘이 여러 양자 컴퓨터에서 어떤 식으로 변화할지를 분석한다. 특히 양자 진폭 추정(QAE quantum amplitude estimation)을 구성하는데 필요한 게이트가, 이론 트랩 기반 양자 컴퓨터와 초전도체 기반 양자 컴퓨터에서 어떻게 분해되는지 분석하면서, 금융 계산에 사용되는 QAE에 있어 각 양자 플랫폼이 어떤 성질을 지니는지 분석했다.

양자 컴퓨터는 양자 효과를 사용하는 계산 단위를 가진 정보 처리 기계로 그 사용처가 확대되고 있다. 금융에 사용되는 양자 알고리즘은 양자 진폭 추정(QAE quantum amplitude estimation) 알고리즘이며 QAE는 특정한 양자 상태의 진폭을 추정하는 알고리즘이다. 문제가 주어지면 해당 문제에서 찾고자 하는 상태를 양자 진폭 증폭(quantum amplitude amplification, QAA) 알고리즘을 통해 준비시킨다. 기본적인 QAE에서, QAA는 정렬되지 않은 데이터에서 정보를 빠르게 찾아내는 그로버 알고리즘(Grover Algorithm)에 기반한다.

증폭된 진폭을 가진 양자 상태는 양자 위상 추정(quantum phase estimation, QPE)의 단계로 넘어가게 된다. QPE단계에서는 준비된 상태와 관련한 고유값에 대한 근사치를 얻을 수 있는데, 이 고유값에 간단한 연산을 취하면 준비한 문제의 양자 상태의 진폭을 근사할 수 있다.

오리엔텀 허재웅 연구원 [사진=오리엔텀]

논문 주 저자인 오리엔텀의 허재웅 연구원은 “얽힘(entanglement)을 만드는 게이트의 수를 규명하는데 초점을 맞췄다.”고 밝히며 “양자 상태를 변화시키는 게이트는 그 구현이 어렵다고 여겨지지만, 얽힘을 만들어내는 게이트는 그 난이도로 인해 양자 컴퓨터의 오류율을 높이는 주 원인으로 여겨진다.”고 설명했다.

허 연구원은 “미국 단기채(Treasury Bill)의 가격을 측정하는 QAE 회로에서, 이온 트랩 양자 컴퓨터는 초전도체 양자 컴퓨터에 비해 훨씬 적은 수의 얽힘 게이트를 필요로 한다.”고 분석했다.

아울러 “이는 이온 트랩 양자 컴퓨터와 초전도체 양자 컴퓨터가 어떻게 얽힘을 만들어내는지, 또한 큐빗 간의 연결이 어떤 방식으로 되어있는지에 기인한다.”고 말하며 “특히 이 현상은 큐빗 수가 많아질수록 두드러졌는데, QAE 알고리즘의 정확성을 위해서는 큐빗의 수가 많아져야 하며 이는 엄밀함을 요하는 금융 계산에 있어 중요한 사실이 될 것으로 보인다.”고 밝혔다.

이문주 POSTECH(포스텍) 전자전기공학과 교수는 “이온 트랩 양자컴퓨터가 초전도 기반 시스템보다 특정 양자 금융 문제에 대해 계산 성능이 우월함을 보였다.”고 말했다.

오리엔텀의 방승현 대표는 “양자 컴퓨터 생태계가 발전하면 사용자는 자신에 맞는 리소스를 검토하여 사용을 최적화 할 수 있다. 초전도체 양자 컴퓨터, 이온 트랩 양자 컴퓨터 등 여러 시스템이 있는 환경에서, 이 논문은 사용자가 가지고 있는 문제의 성격에 따라 어떠한 시스템을 쓰는 것이 유리할지를 특히 금융의 측면에서 생각해보는 논문이 될 것이다.”라고 설명했다.

유은정 기자 judy6956@etnews.com