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양자컴퓨팅 대중화의 첫걸음...기존 대비 메모리 요구량 감소, 고속 처리 제공으로 성능 우위
[보안뉴스 김영명 기자] 한국전자통신연구원(ETRI)은 12월 12일부터 자체 개발한 고성능 양자컴퓨팅 에뮬레이터 ‘큐플레이어(QPlayer)’를 연구원 내부직원 사용자들을 대상으로 양자 회로 설계와 검증제공 시범 서비스를 운영한다고 밝혔다. ETRI의 시범서비스를 바탕으로 양자컴퓨팅 소프트웨어의 기술력을 실증하는 중요한 계기가 될 전망이다.
ETRI가 운영하는 시범서비스명은 ‘큐그라운드(Qground)’다. 큐그라운드는 양자-고전 하이브리드 컴퓨팅시스템 기술 개발을 최종 목표로 하는 연구개발 단계 중 첫 번째 성과다. 일반인이 양자 프로그래밍을 직접 돌려볼 수 있는 도구의 일종이다. 에뮬레이터란 다른 프로그램이나 장치를 모방하는 컴퓨터 프로그램 또는 전자기기를 가리키는 말로, 지원되지 않는 하드웨어에서 소프트웨어를 실행하기 위한 목적으로 널리 쓰인다. 또한 큐플레이어(QPlayer)란 ETRI가 자체 개발한 고성능 양자컴퓨팅 에뮬레이터의 이름이다.
큐플레이어는 2020년부터 연구진이 자체 개발해 온 ‘양자 큐비트 오류 정정 및 논리 큐비트 제어 기술’ 연구 결과물이다. 이는 고전 컴퓨터에서 양자 상태벡터의 변화를 효과적으로 시뮬레이션하기 위해 설계됐다. 큐플레이어는 기존 양자컴퓨팅 에뮬레이터와는 달리 양자 상태공간의 축소 관리 기법을 도입해 메모리 요구량을 극적으로 줄이고 운영 성능은 크게 개선했다.
ETRI는 기존 슈퍼컴퓨터상의 다중 노드 기반 45큐비트 에뮬레이션이나, 단일 노드에서 35큐비트 수준의 에뮬레이션을 수행하던 IBM의 상용수준을 크게 뛰어넘는 128개의 물리 큐비트를 지원한다고 설명했다. ETRI는 이번 서비스를 통해 연구원의 기술력이 국제적 수준임을 보여준다.
큐플레이어는 특히 양자 중첩도가 70% 이내인 알고리즘에서 낮은 메모리 요구량과 고속 실행 시간 제공으로 기존 양자컴퓨팅 에뮬레이터보다 큰 성능 우위를 보인다. 대표적인 응용으로 표면 코드 기반 코드거리 3인 논리 큐비트 6개의 동작을 단일 노드에서 에뮬레이션한 사례는 큐플레이어의 우수성을 나타낸다. ETRI의 성과는 적은 컴퓨팅 자원으로도 빠르고 효율적인 양자컴퓨팅 실험과 검증이 가능하다는 점에서, 양자 소프트웨어 연구의 중요한 플랫폼으로 자리 잡을 것으로 본다.
그동안의 ETRI 연구 성과는 SCIE 저널 양자과학과 기술(Quantum Science and Technology)에 게재됐다. 또한 3극 특허를 포함한 2건의 국제 특허 출원으로 국제적으로도 그 가치를 인정받았다. 또 양자 암호화 기술 연구 분야에 기반 인프라로 활용돼 그 기능과 성능도 입증됐다.
현재 큐플레이어는 양자 클라우드 플랫폼 기업인 메가존클라우드, 양자 보안 전문기업 노르마 등과 협력해 상용화 가능성을 모색하고 있다. 이러한 협력은 큐플레이어가 클라우드와 온-프레미스 환경에서 폭넓게 활용될 수 있는 잠재력을 보여준다.
ETRI 관계자는 “큐그라운드 서비스를 보다 확대하기 위해 GPU 기반 에뮬레이션과 잡음 모사형 에뮬레이션이 가능한 엔진 코어를 추가 도입하고 양자 알고리즘 패턴에 따른 최적 엔진 코어 운영 정책 선택 기술을 큐플레이어에 추가 개발해 사용자 운영 환경을 개선할 예정”이라고 밝혔다.
한편 연구진은 이번 성과가 과학기술정보통신부의 ‘결함허용 논리양자큐빗 컴퓨팅 환경을 제공하는 양자운영체제 원천기술 개발’의 일환으로 수행됐다고 설명했다.
[김영명 기자(boan@boannews.com)]
[보안뉴스 김영명 기자] 한국전자통신연구원(ETRI)은 12월 12일부터 자체 개발한 고성능 양자컴퓨팅 에뮬레이터 ‘큐플레이어(QPlayer)’를 연구원 내부직원 사용자들을 대상으로 양자 회로 설계와 검증제공 시범 서비스를 운영한다고 밝혔다. ETRI의 시범서비스를 바탕으로 양자컴퓨팅 소프트웨어의 기술력을 실증하는 중요한 계기가 될 전망이다.
▲큐그라운드 시범 서비스에서 최적화 양자 알고리즘과 논리 큐빗 회로의 실행 화면[사진=ETRI]
ETRI가 운영하는 시범서비스명은 ‘큐그라운드(Qground)’다. 큐그라운드는 양자-고전 하이브리드 컴퓨팅시스템 기술 개발을 최종 목표로 하는 연구개발 단계 중 첫 번째 성과다. 일반인이 양자 프로그래밍을 직접 돌려볼 수 있는 도구의 일종이다. 에뮬레이터란 다른 프로그램이나 장치를 모방하는 컴퓨터 프로그램 또는 전자기기를 가리키는 말로, 지원되지 않는 하드웨어에서 소프트웨어를 실행하기 위한 목적으로 널리 쓰인다. 또한 큐플레이어(QPlayer)란 ETRI가 자체 개발한 고성능 양자컴퓨팅 에뮬레이터의 이름이다.
큐플레이어는 2020년부터 연구진이 자체 개발해 온 ‘양자 큐비트 오류 정정 및 논리 큐비트 제어 기술’ 연구 결과물이다. 이는 고전 컴퓨터에서 양자 상태벡터의 변화를 효과적으로 시뮬레이션하기 위해 설계됐다. 큐플레이어는 기존 양자컴퓨팅 에뮬레이터와는 달리 양자 상태공간의 축소 관리 기법을 도입해 메모리 요구량을 극적으로 줄이고 운영 성능은 크게 개선했다.
ETRI는 기존 슈퍼컴퓨터상의 다중 노드 기반 45큐비트 에뮬레이션이나, 단일 노드에서 35큐비트 수준의 에뮬레이션을 수행하던 IBM의 상용수준을 크게 뛰어넘는 128개의 물리 큐비트를 지원한다고 설명했다. ETRI는 이번 서비스를 통해 연구원의 기술력이 국제적 수준임을 보여준다.
큐플레이어는 특히 양자 중첩도가 70% 이내인 알고리즘에서 낮은 메모리 요구량과 고속 실행 시간 제공으로 기존 양자컴퓨팅 에뮬레이터보다 큰 성능 우위를 보인다. 대표적인 응용으로 표면 코드 기반 코드거리 3인 논리 큐비트 6개의 동작을 단일 노드에서 에뮬레이션한 사례는 큐플레이어의 우수성을 나타낸다. ETRI의 성과는 적은 컴퓨팅 자원으로도 빠르고 효율적인 양자컴퓨팅 실험과 검증이 가능하다는 점에서, 양자 소프트웨어 연구의 중요한 플랫폼으로 자리 잡을 것으로 본다.
그동안의 ETRI 연구 성과는 SCIE 저널 양자과학과 기술(Quantum Science and Technology)에 게재됐다. 또한 3극 특허를 포함한 2건의 국제 특허 출원으로 국제적으로도 그 가치를 인정받았다. 또 양자 암호화 기술 연구 분야에 기반 인프라로 활용돼 그 기능과 성능도 입증됐다.
현재 큐플레이어는 양자 클라우드 플랫폼 기업인 메가존클라우드, 양자 보안 전문기업 노르마 등과 협력해 상용화 가능성을 모색하고 있다. 이러한 협력은 큐플레이어가 클라우드와 온-프레미스 환경에서 폭넓게 활용될 수 있는 잠재력을 보여준다.
ETRI 관계자는 “큐그라운드 서비스를 보다 확대하기 위해 GPU 기반 에뮬레이션과 잡음 모사형 에뮬레이션이 가능한 엔진 코어를 추가 도입하고 양자 알고리즘 패턴에 따른 최적 엔진 코어 운영 정책 선택 기술을 큐플레이어에 추가 개발해 사용자 운영 환경을 개선할 예정”이라고 밝혔다.
한편 연구진은 이번 성과가 과학기술정보통신부의 ‘결함허용 논리양자큐빗 컴퓨팅 환경을 제공하는 양자운영체제 원천기술 개발’의 일환으로 수행됐다고 설명했다.
[김영명 기자(boan@boannews.com)]
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[2024-12-22] 
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