ICT/융합

톈허 2호로 세계선도 수준의 양자패권 기준 평가 연산

발행일 : 2019 / 11 / 06

세계 최초로 양자패권 기준 연구를 시작한 국방과기대학교 컴퓨터대학 우쥔제(吳俊傑) 연구팀은 정보공학대학 등 국내외 과학연구기관과 공동으로 양자컴퓨팅 시뮬레이션의 새 알고리즘을 제안했다. 해당 알고리즘을 “톈허(天河) 2호” 슈터컴퓨터에서 테스트한 결과 그 성능은 세계선도 수준에 도달했다. 앞서 “Nature”에 게재된 구글의 양자패권 논문도 해당 결과의 예비인쇄본 논문을 인용했다. 해당 성과는 “Physical Review Letters”에 온라인으로 게재되었다.

양자컴퓨팅장치의 특정 테스트 케이스에서의 모든 고전컴퓨터 연산능력 초월을 대표하는 양자패권 달성은 양자컴퓨팅의 발전을 상징하는 중요한 이정표이다. 양자패권 기준을 평가하기 위해서는 고효율적으로 고전컴퓨터에서 작동하는 양자컴퓨팅 시뮬레이터가 필요하다. 나아가 이러한 시뮬레이터는 후양자패권 시대 양자컴퓨팅 과학연구를 촉진시키는 중요한 도구로 된다.

양자컴퓨팅 시뮬레이션의 실제적 어려움은 큐비트 또는 양자게이트(quantum gate) 수효에 완전히 의존하는 것이 아니라 연산과정에서의 양자상태 복잡도—양자얽힘도(quantum entanglement degree)에 의해 결정된다. 해당 연구는 양자얽힘도 의존적 시뮬레이션 알고리즘을 제안함과 아울러 “톈허 2호” 슈퍼컴퓨터에서 양자패권 테스트 케이스—랜덤 양자회로(Quantum Circuit) 샘플링 문제에 대한 시뮬레이션을 완성했다. 구체적으로 49, 64, 81, 100 등 수적으로 서로 다른 큐비트가 다양한 깊이 양자회로에서의 문제 사례를 실제로 테스트하였는데 연산성능은 세계선도 수준에 도달했다.

양자패권 달성은 양자컴퓨팅 연구의 종점이 아니라 양자컴퓨팅 발전의 시작점이다. 향후 양자컴퓨팅 물리시스템의 성능을 지속적으로 향상시키는 외, 잡음 존재계에서의 양자알고리즘 및 양자오류수정(Quantum Error Correction) 등이 양자컴퓨팅의 다음 단계 중점연구 과제로 될 전망이다.