연세대, IBM 최신 양자 프로세서 '퀀텀 나이트호크' 세계 최초 도입
연세대학교 송도 국제캠퍼스 양자컴퓨팅센터에서 IBM의 최신 양자프로세서인 '나이트호크 프로세서' 업그레이드 행사가 열렸다. IBM
4일 연세대 양자사업단은 송도 국제캠퍼스 양자컴퓨팅센터에서 양자컴퓨터 ‘퀀텀 시스템 원(QSO)’의 프로세서를 퀀텀 나이트호크로 업그레이드하는 플랫폼 가동식을 개최했다. 2024년 국내 최초이자 세계 대학 중 두 번째로 IBM으로부터 QSO를 들여온 후 첫 번째 업그레이드다. 양자 프로세서(QPU)는 양자컴퓨터의 연산자원인 큐비트를 집적해 양자 연산을 수행하는 칩으로, 고전 컴퓨터의 CPU·GPU와 유사한 개념이다.
나이트호크 프로세서는 현재 IBM이 보유한 양자 프로세서 중 가장 빠르다. 이전에 연세대가 도입했던 퀀텀 ‘이글’보다 연산 처리량을 최대 25배까지 높였다. 제리 차우 IBM 양자중심수퍼컴퓨팅 CTO는 “초당 최대 10만 회의 회로 실행이 가능한 속도”라고 강조했다.
나이트호크는 실제 연산에 쓰이는 120개의 ‘논리적 큐비트’와, 큐비트 간 연산과 빠른 초기화를 지원하는 보조 큐비트를 포함해 총 458개의 물리적 큐비트를 정사각형 격자 형태로 연결하는 방식으로 연산 속도를 높였다. 이 경우 서로 멀리 떨어져 있는 큐비트와도 연산을 수행하기 쉬워져 오류율이 줄어든다. IBM에 따르면 나이트호크의 ‘2큐비트 게이트(큐비트 두 개를 엮는 연산)’ 기준 연산 정확도는 약 99.7%다.
연세대는 나이트호크를 대규모 양자 계산을 위한 오류 정정 기술 시험에 활용할 방침이다. 이를 기반으로 바이오·물리·금융 등 다양한 분야 알고리즘 개발에 나선다. 일본 이화학연구소(RIKEN)의 수퍼컴퓨터와 연결해 난치병을 해결하기 위한 하이브리드 공동 연구도 진행한다. 정재호 연세대 양자사업단장은 “신약 개발에 통상 15년이 걸린다면, 양자 컴퓨터는 계산 속도를 높여 7~8년을 단축할 수 있다. 40~50% 이상의 속도 향상이 가능할 것”이라고 말했다.
양자컴퓨터의 과제는 고전컴퓨터보다 더 적은 자원을 들여서 더 빠르게 답을 도출하는 이른바 ‘양자우위’ 달성이다. IBM은 앞서 지난 7월 미국 시카고대와 공동연구를 통해 고전 컴퓨터가 못 풀었던 복잡한 연산 문제를 70개의 논리 큐비트로 15분 만에 풀었다며, 양자 우위를 달성했다고 주장했다. 다만 제리 차우 CTO는 중앙일보 인터뷰에서 “실제 문제를 풀 때는 양자와 고전컴퓨터가 함께 업무를 처리해야 한다”고 말했다. 다음은 일문일답.
제리 차우 IBM 양자중심슈퍼컴퓨팅 최고기술책임자(CTO)가 4일 연세대 양자컴퓨팅센터에서 중앙일보와 만나 인터뷰했다. IBM
Q : 양자우위 달성의 기준은 뭔가.
A : (지난 7월 실험에서) 우리는 아주 어려운 양자 회로를 구현했다. 이 회로는 고전 컴퓨터로는 시뮬레이션할 수 없어서, 검증할 방법조차 없었다. 그래서 회로의 오류가 어느 범위 안에 있는지를 한정하는 방법으로, 결과가 맞다는 것을 검증했다.
Q : 그럼 곧 상용화가 가능한가
A : 지금은 알고리즘을 찾고 적용 분야를 탐색하는 단계다. GPU도 그래픽·게임에서 과학으로 넘어가고, 그 과정에 쌓인 라이브러리를 산업계가 쓰게 됐다. 양자도 그런 라이브러리를 만들어 가는 중이다. 보잉, 모더나, HSBC 같은 기업이 실제로 활용하고 있다.
Q : 양자컴퓨터와 고전컴퓨터의 협업을 강조해왔다. 단독 상용화는 어렵나.
A : 지금도 클라우드로는 단독 제공한다. 다만 활용이 넓어지는 길은 고전 컴퓨터와의 통합이라고 본다. 실제 문제를 푸는 과정에는 양자와 일반 컴퓨터가 둘 다 필요하다. 수퍼컴퓨터 사용자가 일을 배분하는 방식에 맞춰 양자컴퓨터도 불러 쓸 수 있게 하는 게 목표다.
Q : ‘AI붐’으로 전력 등 자원 낭비에 대한 우려가 크다. 양자컴퓨터가 이를 해소할 수 있나.
A : 양자컴퓨터는 전력, 물, 공간을 훨씬 적게 쓴다. 2035년 도입을 추진 중인 블루제이(BluJay) 프로세서는 한 대당 약 6㎿(메가와트)의 전력만 필요로 한다. 양자가 GPU를 대신할 방법이 있는지, 그래서 자원 사용을 줄일 수 있는지가 앞으로의 질문이 될 것이다. 지금은 AI와 양자를 함께 쓰는 방법을 탐색하는 첫 단계다.
성지원([email protected])