"누구나 난제 도전"…100큐비트급 양자컴 프로그램 무료 공개

머니투데이 박건희 기자 2024.02.13 10:22
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가로 18행, 세로 11열 총 198개로 이뤄진 광 집게의 모습. 원자들이 충분히 가깝게 붙어 있기 때문에 가장 가까운 원자와 그다음으로 가까운 대각 방향의 원자까지 연결된 '킹 그래프'를 이룬다. /사진=KAIST가로 18행, 세로 11열 총 198개로 이뤄진 광 집게의 모습. 원자들이 충분히 가깝게 붙어 있기 때문에 가장 가까운 원자와 그다음으로 가까운 대각 방향의 원자까지 연결된 '킹 그래프'를 이룬다. /사진=KAIST


국내 연구팀이 100큐비트급 양자컴퓨터 계산 프로그램을 무료로 공개한다. 일반인이 접근하기 어려웠던 양자컴퓨터를 활용해 누구나 기존 컴퓨팅 알고리즘으로는 한계가 있던 난제 풀이에 도전할 수 있을 것으로 보인다.



KAIST(한국과학기술원)는 안재욱 물리학과 교수 연구팀이 100큐비트급 양자컴퓨터를 이용해 계산과학의 난제로 꼽히는 '최대 독립집합 문제'를 계산한 결과와 관련 계산 프로그램을 공개했다고 13일 밝혔다. 연구 결과는 국제 학술지 '사이언티픽 데이터'에 지난 1월 게재됐다.

최대 독립집합 문제(Maximum independent set problem)는 기존 컴퓨팅 알고리즘으로는 효율적으로 계산할 수 없다고 알려진 난제(NP-문제)다. 어떤 그래프에서 서로 연결되지 않는 꼭짓점들의 최대 집합을 알아내는 문제다. 소셜네트워크서비스(SNS) 상에서 가장 영향력 있는 인물 찾기, 전력망을 가장 효율적으로 분배하기 등에 응용할 수 있다.



기존 디지털 컴퓨팅 알고리즘으로 최대 독립집합 문제를 풀기 어려운 이유는 그래프의 크기가 커질수록 계산량이 기하급수적으로 늘어나기 때문이다. 지난해 KAIST 연구팀은 이를 해결하기 위해 20큐비트 리드버그 양자컴퓨터를 도입, 최대 독립집합 문제 풀이 과정을 시연한 바 있다.

이번엔 최대 141큐비트를 활용했다. 양자컴퓨터의 정보 단위인 큐비트는 0과 1의 상태를 동시에 가진다. 큐비트 수가 늘수록 계산 속도도 빨라진다. 연구팀은 100큐비트급 양자컴퓨터로 70만 종류 이상의 그래프 최적화를 계산했다.

연구팀은 계산 결과는 물론 계산에 활용한 데이터분석 프로그램 일체를 일반에 공개키로 했다. 관련 분야 연구자 뿐 아니라 양자컴퓨터에 관심 있는 사람이라면 누구나 무료로 데이터에 접근할 수 있다. 일반적으로 100큐비트급 양자컴퓨터의 데이터를 얻기 위해서는 직접 양자컴퓨터를 제작하거나 클라우드 서비스 업체를 이용해야했다.


연구를 주도한 안 교수는 "그 동안 양자컴퓨터에 접근이 어려웠던 연구자를 비롯한 많은 사람이 양자 컴퓨팅 연구에 참여할 수 있을 것으로 기대된다"며 "고성능 양자컴퓨터 개발에 필요한 잡음 분석에도 연구팀이 계산한 데이터베이스가 활용될 수 있을 것"이라고 밝혔다.

안재욱 KAIST 물리학과 교수. /사진=KAIST안재욱 KAIST 물리학과 교수. /사진=KAIST

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