“오늘 데모시연은 양자컴퓨터를 실제로 구동해 에러 없는 결과를 보여주는 세계 최초의 실험이자 기존 컴퓨터 사용량의 1000분의 1만 가지고 정확한 계산을 만들어낸 세계 최고 수준의 결과입니다” - 이준구 카이스트(KAIST) 전기및전자공학부 교수
25일 큐노바(Qunova)의 양자알고리듬 리얼타임 시연이 끝나자 현장에선 국내외 참관객의 박수갈채가 쏟아졌다. 시연을 진행한 이준구 카이스트 교수겸 큐노바 대표이사는 “오늘 시연은 상용 양자컴퓨터를 처음부터 끝까지 구동하고 큐노바의 양자알고리듬을 활용해 정확한 계산을 만들어낸 것”이라며 “20큐비트 양자컴퓨터를 오류 없이 리얼타임으로 구동한 건 세계 최초이자, 최고 수준의 결과”라고 밝혔다.
양자컴퓨팅과 양자알고리즘 전문기업인 큐노바는 지난 2021년 양자컴퓨팅의 연산 능력을 신약과 신소재 분야에 응용하고자 카이스트 교원창업벤처로 설립됐다. 설립 이후 바오밥에이바이오(BaobabAiBIO) 신약 개발 공동연구, 현대자동차와 수소전지 개발 프로젝트 공동연구 계약 등을 맺었다. 올해 1월에는 남아공사무소를 개설해 글로벌 연구환경을 갖췄다. 퀀텀코리아 2024를 앞두고 ‘HIVQE’ 양자알고리즘을 출시했다.
큐노바는 양자컴퓨팅을 화학과 제약, 산업 공학 분야에 도입하기 위해 양자알고리즘을 개발하는 국내 1호 양자컴퓨팅 벤처 기업이다. 최근 개발된 큐노바의 HIVQE 양자알고리즘은 양자모사 기술이다. VQE라고 알려진 기존의 알고리즘에서 양자컴퓨팅 결과를 에너지 계산에 직접 사용한 것과 달리 양자컴퓨팅 실행 결과를 분석해 에너지를 계산을 단순화시킴으로써 큰 규모의 분자 구조를 빠르게 해석하는 기술이다.
온라인 클라우드로 제공되는 초전도 양자컴퓨터와 AQT가 제공하는 이온트랩 양자컴퓨터에서 리튬황화물, 황화수소, 물분자, 암모니아 등의 에너지 계산에서 가장 정확한 이론 대비 1.6 밀리하트리(1.6 mHa) 이하의 오차를 가지는 화학적 정밀도를 달성했다.
26일 현장에서 만난 이준구 교수는 “현재 상용 양자컴퓨터의 계산 결과에는 오류가 있다는 한계가 있다”며 “HIVQE 양자알고리즘은 이런 양자컴퓨터의 오류와 무관하게 정확한 답을 구하는 알고리즘을 만들었다”고 설명했다.
현재 구글의 양자컴퓨터인 ‘시카모어’는 현존하는 가장 빠른 슈퍼컴퓨터로 47년 2개월이 걸리는 문제를 6.18초 만에 해결한다. 문제는 현재의 상용 양자컴퓨터는 모두 계산 결과에 오류가 있다는 것. 이를 해결하는 게 양자알고리즘이다. 큐노바가 HIVQE 등 양자알고리즘 소프트웨어를 만드는 목표는 오류를 잡아 양자컴퓨터의 파괴적인 연산 능력을 이용해 분자 단위의 신약과 신소재 물질 해석에 실제 활용하는 것이다.
큐노바의 핵심 기술은 △Pulsar △Milky Way △큐노바 클라우드 등 세 가지다. Pulsar는 양자알고리즘을 이용해 저분자 단위를 해석하는 소프트웨어다. 현장에서 시연한 큐노바의 HIVQE 양자알고리즘이 Pulsar의 프로젝트 가운데 하나다.
이준구 교수는 “HIVQE의 장점은 양자컴퓨터를 활용한 모든 화학 문제에 응용할 수 있다는 것”이라며 “이를 양자컴퓨터의 최적화 문제에 응용하는 광범위한 가능성를 갖는다는 것도 장점”이라고 전했다.
기존 양자컴퓨팅 알고리즘의 1000분의 1의 사용량만 가지고 정확한 계산 결과를 도출한 점도 주목할 만하다. 에너지 효율화로 탄소중립 달성은 물론, 인공지능 시대의 가장 큰 난제로 떠오른 에너지 수급 문제도 해결할 수 있는 까닭이다.
큐노바의 연내 목표는 자사의 양자알고리즘을 활용해 최대 60큐비트 수준의 양자컴퓨터를 활용하는 문제를 오류 없이 풀어내는 것이다. 이를 위해 현재 양자컴퓨팅 분야의 글로벌 기업들과 파트너십을 논의 중이다. 이는 인류사를 바꿀 만한 혁신적인 목표다. 40큐비트 이상의 화학적 계산이 현재의 슈퍼컴퓨터로도 풀기 어려운 수준의 과제기 때문이다.
이준구 교수는 “현재 큐노바의 실험실에서는 24큐비트의 양자컴퓨터를 오류 없이 구동하는 데 성공한 상황”이라며 “큐비트가 늘어날수록 단계적으로 조절해야 하는 파라미터들도 고려해야 하지만, 무엇보다도 60큐비트 이상이 됐을 때 정말로 우리 사회에 도움이 되고 산업적 효과도 거둘 수 있는 양자컴퓨팅 응용 분야가 무엇인지 이해하는 철학적 고민도 있다”고 전했다.
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