IBM, 日이화학연구소에 최신 양자컴퓨팅 제공…"화학계산 혁신"

156큐비트 양자칩 '헤론' 기반…현지 슈퍼컴 '후가쿠'와 연동

RIKEN 계산과학연구센터에 설치된 IBM 퀀텀 시스템 투(IBM 제공)

(서울=뉴스1) 윤주영 기자 = IBM은 일본 국립 연구기관인 이화학연구소(RIKEN)에 자사의 최신 양자칩 기반 '퀀텀 시스템 투'를 설치 후 가동까지 완료했다고 24일 밝혔다. 미국 이외 지역에서 최초로 설치한 사례다.

퀀텀 시스템 투는 156 큐비트 양자 프로세서 '헤론'을 탑재했다. 헤론은 이전 세대의 127 큐비트 양자칩 '이글(Eagle)'과 비교해 성능이 크게 향상됐다.

회사에 따르면 헤론은 2큐비트 기준 에러율이 0.003%로, 이글에 비해 10배 개선됐다. 회로 레이어 작업 속도(CLOPS)는 초당 25만 회이며, 이 역시 10배 향상됐다.

IBM 퀀텀 시스템 투는 RIKEN 계산과학연구센터(R-CCS) 내에 자리한 '후가쿠' 슈퍼컴퓨터와 연동됐다. 두 시스템은 명령어 수준에서 고속 네트워크로 긴밀히 연결된다.

현재 RIKEN과 IBM의 엔지니어들은 △병렬화된 작업 부하 △지연 시간이 적은 고전-양자 통신 프로토콜 △고급 컴파일 기술 및 라이브러리 개발 등을 함께 진행하고 있다.

IBM 측은 "양자 컴퓨팅과 고전 컴퓨팅은 서로 다른 계산적 강점을 지니고 있다. 각 시스템이 가장 적합한 연산을 자연스럽게 분담하는 방식"이라며 "RIKEN과의 협업으로 화학 분야의 근본적인 문제를 해결하기 위한 양자 우위 알고리즘 개발이 앞당겨질 것"이라고 기대했다.

실제로 IBM은 RIKEN과의 협업을 통해 양자 하드웨어를 활용해 황화철의 전자 구조를 정밀하게 모델링하는 ‘샘플 기반 양자 대각화(SQD: Sample-based Quantum Diagonalization)’ 기법을 선보이기도 했다. 연구는 최근 국제학술지 '사이언스 어드밴시스(Science Advances)' 표지에 실렸다.

IBM은 "기존에는 오류 내성이 있는 양자 컴퓨터만이 이런 모델링을 할 수 있다고 여겨졌다. 하지만 SQD 워크플로가 있다면 (슈퍼컴 같은) 고전적 인프라와 양자컴을 결합해 과학적 가치를 창출할 수 있다"고 덧붙였다.

한편 이번 프로젝트는 일본 경제산업성(METI) 산하 신에너지·산업기술종합개발기구(NEDO)가 추진하는 '양자 및 슈퍼컴퓨터 통합 활용 기술 개발' 일환이다.

legomaster@news1.kr

<용어설명>

■ 큐비트
큐비트 또는 양자 비트는 양자 컴퓨팅에서 데이터를 인코딩하는 데 사용되는 정보의 기본 단위다. 물질의 얽힘과 중첩 상태인 '결맞음'을 이용해 0과 1의 값을 동시에 지닌다. 양자컴퓨팅의 혁신적인 연산 속도를 구현하는 배경이다.