삼성전자도 쓰는 IBM 양자컴퓨터, 성능 2배 됐다

IBM, Q네트워크 27큐비트 시스템으로 '64양자볼륨' 달성

IBM이 'IBM Q 네트워크'에 제공하는 양자컴퓨터를 업그레이드해 기존 수준의 2배 성능을 달성했다. 삼성전자를 비롯한 IBM Q 네트워크 참가 파트너사들이 더향상된 양자컴퓨팅시스템을 활용할 수 있을 전망이다.

IBM은 8일 IBM Q 네트워크에 구축된 27큐비트(qubits) 양자컴퓨팅시스템을 업그레이드해 64 양자볼륨(Quantum Volume)을 달성했다고 밝혔다. 양자볼륨은 IBM이 고안한 양자컴퓨터의 성능 척도로, 큐비트, 처리용량, 오류율을 종합해 산출된다. 기존 IBM Q 네트워크 시스템의 최고 성능은 32양자볼륨이었다.

양자컴퓨터로 기존 컴퓨터보다 효율적인 특정 작업을 수행하는 '퀀텀 어드밴티지' 단계를 달성하려면 더 향상된 양자회로가 필요하다. 양자회로의 길이와 복잡성은 양자볼륨 성능치에 반영된다. 양자볼륨 수치가 높을수록 산업, 정부, 연구 분야 전반에서 현실 세계의 문제를 해결할 수 있는 가능성이 높아진다. IBM은 "이를 위해 양자볼륨 회로를 최적 실행하는 하드웨어 지식을 활용한 새로운 기법과 개선사항에 집중했다"며 "이 하드웨어인식 방법(hardware-aware methods)은 어떤 IBM퀀텀시스템 기반 양자회로든지 향상시킴으로써 사용자의 실험과 응용을 개선하는 결과를 낼 것"이라고 주장했다.
 

IBM의 27큐비트 양자컴퓨터프로세서 '팰컨 칩'.[사진=IBM 웹사이트]

IBM은 자사 양자컴퓨터 기술을 파트너 기업과 기관에게 제공하고 상용화 방안을 연구할 수 있도록 하기 위해 IBM Q 네트워크를 운영한다. IBM Q 네트워크는 삼성전자, JP모건체이스, 영국 옥스퍼드대학 등의 참여로 지난 2017년 12월 출범했고 현재 115개 기업, 정부기관, 스타트업, 파트너, 대학을 회원으로 두고 있다.

이 네트워크에 참가하는 다양한 기관과 기업은 기존 디지털컴퓨터 시스템으로는 해결하기 어려운 화학·인공지능·최적화 분야의 특정한 난제들을 양자컴퓨팅 기술로 해결할 수 있는 세상에 대비하고 있다. 초기멤버로 Q 네트워크에 참여 중인 삼성전자가 IBM 양자컴퓨터를 어떻게 활용 중인지는 알려져 있지 않다. JP모건체이스에서는 금융서비스분야에서 양자컴퓨팅기술을 실용화하는 방안을 연구하고 있다. 또다른 멤버인 액센츄어는 기업들의 신약연구, 공급망최적화, 전력망관리, 머신러닝알고리즘 계산 가속화에 양자컴퓨터를 활용하는 방안을 연구하고 있다.

IBM Q 네트워크 참가 파트너들은 IBM클라우드를 통해 양자컴퓨팅시스템에 접근할 수 있다. 64 양자볼륨을 달성한 최신 IBM 양자컴퓨팅시스템 구현에 사용된 기법은 향후 IBM클라우드 소프트웨어서비스 및 크로스플랫폼 오픈소스 소프트웨어개발도구(SDK) '퀴스킷(Qiskit)'으로 제공된다.

제이 감베타(Jay Gambetta) IBM 펠로 겸 IBM 퀀텀 부사장은 "IBM의 풀 스택 접근 방식은 광범위하고 강력한 양자 하드웨어에서 실행되는 하드웨어인식 애플리케이션, 알고리즘 및 회로를 개발할 수 있는 혁신적인 길을 제공한다"고 말했다.

IBM 퀀텀 팀은 지난 4일 미국 코넬대학교에서 운영하는 무료 논문 배포사이트 아카이브(arXiv)에 공개한 출판전(preprint) 논문 'Demonstration of quantum volume 64 on a superconducting quantum computing system'을 통해 64 양자볼륨을 달성하기 위해 적용한 기술적 개선사항의 세부사항을 제시했다.

흔히 양자컴퓨터 정보처리의 최소단위인 '큐비트' 수가 높을수록 성능이 높을 것이라는 기대가 있지만, IBM은 양자컴퓨터의 실용성을 나타내기엔 큐비트가 적절치 않다는 입장이다. IBM이 작년 9월 개발했다고 발표한 양자컴퓨터는 53큐비트를 다룬다. 큐비트 수만 놓고 보면 이번에 64 양자볼륨을 달성한 시스템의 2배다. 하지만 IBM은 아직 이 시스템의 양자볼륨이 얼마인지에 대해 밝히지 않았다. 구글 역시 양자컴퓨터를 개발하고 있는데 이 회사는 지난 2018년 3월 72큐비트 시스템을 개발했다고 발표하고 작년 10월에는 자사 53큐비트 시스템으로 현존 최고 슈퍼컴퓨터를 압도해 '양자우위'를 달성했다고 주장했지만, 공인되진 않았다.