양자컴 계산량 1000배 줄이고 정확도 높인 SW 첫 공개

[이데일리 강민구 기자] “양자컴퓨팅 실사용자 시장 형성에 반드시 필요한 양자이득(고전 컴퓨터 대비 이점을 제공하는 것)을 달성하고, 활용사례를 연내 선보이겠습니다.”

이준구 큐노바 대표(한국과학기술원 교수)는 지난 25일 일산 킨텍스에서 열린 ‘퀀텀코리아 2024’ 메가존클라우드 부스에서 양자 소프트웨어를 시연하며 이같이 밝혔다. 이날 큐노바는 양자컴퓨터를 활용해 화학구조 에너지를 정확하게 계산하는 소프트웨어를 처음 공개했다. 공개된 소프트웨어는 기존 슈퍼컴퓨터보다 빠르면서 높은 정밀도를 보여 신물질 구조 분석, 제약 산업 등에 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

이준구 큐노바 대표.(사진=큐노바)

큐노바는 지난 2021년에 한국과학기술원 교원 창업 기업으로 설립된 이후 신소재, 신약, 산업공학 분야에서 니스크(NISQ) 컴퓨터 기반 양자이득을 제공하는 양자컴퓨팅 실용 기술 사업화를 추진해 왔다. 연구팀은 기존 양자컴퓨팅 기술이 계산 결과 오류 발생으로 정확한 계산에 한계가 있다는 점에 주목해 양자화학 구조 해석 분야에 쓸 수 있는 알고리즘을 연구했다.

HIVQE 양자알고리즘은 그 결실로 양자모사기술이라고 할 수 있다. 기존 알고리즘(VQE)이 양자컴퓨팅 결과를 에너지 계산에 직접 사용했던 것과 달리 양자컴퓨팅 실행 결과를 분석해 에너지를 계산을 단순화하고, 큰 규모의 분자 구조도 빠르게 해석할 수 있게 했다.

실험 결과에서도 상용 양자컴퓨터에서 12큐비트에서 24큐비트 규모의 화학 문제를 정확하게 계산할 수 있는 것으로 분석됐다. 연구팀이 IQM이 제공하는 초전도 양자컴퓨터와 AQT가 제공하는 이온트랩 양자컴퓨터에서 리튬황화물, 황화수소, 물분자, 암모니아 등에 대한 에너지를 계산하자 가장 정확한 이론 대비 1.6밀리하트리(에너지 단위) 이하의 오차를 나타냈다. 기존 VQE(바닥에너지 추정을 위한 양자 알고리즘) 기술로 달성한 최고 12큐비트 규모 연구 대비 정밀도를 1000배 이상 높이면서 양자컴퓨팅 계산량은 1000배 이상 줄인 것이다.

큐노바는 기존 기술 대비 복잡한 분자를 1000배의 적은 계산량으로 1000배 더 정밀하게 계산한다.(자료=큐노바)

큐노바는 연내 최대 60큐비트 수준의 양자컴퓨터에 소프트웨어를 적용하기 위해 글로벌 기업들과 협력도 추진하고 있다. 앞으로 슈퍼컴퓨터로도 풀기 어려운 40큐비트 이상 규모의 화학적 계산에 활용해 양자컴퓨터 활용을 촉진할 계획이다.

김동호 메가존클라우드 양자컴퓨팅 사업 총괄 부사장은 “큐노바의 새 기술은 국내외 양자 컴퓨팅 산업을 확립하는 데 중요한 역할을 할 것으로 기대된다”고 설명했다.

이준구 대표는 “기존 컴퓨팅의 성능한계를 근본적으로 극복하는 새로운 유형의 양자 알고리즘을 제시했다”며 “양자컴퓨팅의 혁신적인 연산 능력을 이용해 양자이득을 실현하고, 신약이나 신소재 물질 해석에서 가치를 입증하겠다”고 말했다.

이준구 큐노바 대표가 지난 25일 ‘퀀텀코리아’ 메가존클라우드 부스에서 양자알고리즘에 대해 설명하고 있다.(사진=이데일리 강민구 기자)