[지디넷코리아]
연세대학교가 차세대 양자프로세서(QPU) ‘IBM 퀀텀 나이트호크 r2’를 도입하고 바이오 난제 연구를 확대한다.
이번 도입은 IBM 퀀텀 네트워크 참여 기관 중 자체 시설에 구축한 세계 첫 사례다. 연세대는 슈퍼컴퓨터와 연계해 질병 기전 규명과 신약 개발 연구에 활용할 계획이다.
연세대학교와 IBM은 4일 인천 연세대학교 송도 국제캠퍼스에서 차세대 양자컴퓨팅 플랫폼 가동식을 개최했다.
이번 업그레이드는 연세대가 2024년 127큐비트 이글 기반 ‘IBM 퀀텀 시스템 원’을 도입한 이후 2년 만에 진행됐다.
나이트호크 r2는 프로그래머블 큐비트 120개를 탑재한 IBM의 최신 QPU다. 큐비트 수는 기존보다 줄었지만 큐비트 간 연결성과 초기화 속도를 개선해 복잡한 회로를 효율적으로 실행하도록 설계됐다.
특히 연산을 마친 큐비트를 초기 상태로 되돌리는 시간을 단축해 초당 10만개 이상 회로를 실행한다. 헤론 대비 회로 처리량이 25배 높아 연구자가 같은 시간에 더 많은 측정 결과를 확보할 수 있다.
큐비트 연결 구조도 바뀌었다. 나이트호크 r2는 대부분 큐비트가 인접한 큐비트 4개와 연결되는 정사각 격자 구조를 적용했다. 떨어진 큐비트 사이에서 연산하기 위해 정보를 옮기는 스왑 게이트를 줄여 회로 구성 효율을 높이고 오류 누적 부담을 낮출 수 있다는 설명이다.
IBM은 나이트호크 r2를 활용해 게이트 7500개 이상으로 구성된 회로에서 정확한 관측량 추정 결과를 얻었다고 밝혔다.
제리 차우 IBM 펠로우 겸 양자중심슈퍼컴퓨팅 최고기술책임자(CTO)는 중성자 산란 시뮬레이션에서 12배 속도 향상을 확인했다고 소개했다. 고객과 파트너가 수행한 일부 작업에서도 전체 처리시간을 기준으로 3배에서 최대 19배까지 속도가 개선됐다고 설명했다.
연세대는 새로운 프로세서를 양자·인공지능(AI)·바이오 융합 연구에 활용할 방침이다. 정재호 연세대 양자사업단장은 지난 2년간 교육과 개방형 생태계 구축에 집중했다면, 앞으로는 더 복잡한 연구 과제에 도전하기 위해 계산 역량과 국제 협력을 확대하겠다고 밝혔다.
주요 연구 대상은 미토콘드리아 전자전달계 변이와 리 증후군 등이다. ‘연세 바이오-퀀텀 이니셔티브’ 참여 연구진은 양자컴퓨터와 고전컴퓨터가 각자 적합한 계산을 나눠 수행하는 하이브리드 방식으로 복잡한 생물학적 시스템을 분석할 계획이다.
이를 위한 국제 협력 기반도 마련했다. 연세대는 올해 3월 일본 이화학연구소 리켄, IBM과 함께 슈퍼컴퓨터 ‘후가쿠’와 연세대 양자컴퓨터를 연결하고 샘플링 계산 환경을 구축했다. 이를 바탕으로 리 증후군 발병 기전을 연구하고, 난치암과 노화에 따른 생체에너지 대사 이상 등으로 연구 범위를 넓힌다는 구상이다.
연구 자원 개방과 인재 양성도 이어간다. 연세대는 이용 자격과 연구 내용을 심의한 뒤 기업과 대학, 연구소, 국가기관 등이 클라우드로 양자컴퓨터에 접근할 수 있도록 운영하고 있다. 새 프로세서는 양자정보학과 석·박사 교육과 산학협력 프로그램에도 활용할 예정이다.
IBM은 앞으로 초당 10만개 수준 회로 처리 성능을 유지하면서 프로그래머블 큐비트를 500개 이상으로 확대하는 차세대 나이트호크를 개발할 계획이다. 여러 장치를 연결해 1000큐비트 이상으로 확장하고, 장기적으로는 2029년 오류 내성 양자컴퓨팅을 구현해 수억회 규모 연산이 필요한 대형 회로를 실행하는 것이 목표다.
정 단장은 “연세대는 최고 수준의 양자 인프라를 활용해 차세대 전문 인재를 양성하고, 바이오를 비롯한 산업계 및 연구 기관과의 긴밀한 협력을 통해 인류의 난제를 해결하는 과학적 혁신을 주도해 나가겠다”고 말했다.