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IBM, ‘차세대 퀀텀 프로세서’·‘IBM 퀀텀 시스템 투’ 출시양자 유용성 시대 앞당기기 위한 로드맵 확장
김동기 기자  |  kdk@bikorea.net
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승인 2023.12.06  09:30:58
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한국IBM(대표 원성식)은 지난 4일 본사 발표를 인용, 뉴욕에서 열린 ‘IBM 퀀텀 서밋(Quantum Summit)’ 연례 행사에서 유틸리티(utility) 스케일의 성능을 제공하는 새로운 양자 프로세서 시리즈 중 첫 번째 제품 ‘IBM 퀀텀 헤론 (IBM Quantum Heron)’을 선보였다.

   
IBM 퀀텀 헤론 프로세서.(출처 : 한국IBM 제공)

설계하는 데만 4년이 걸린 ‘IBM 퀀텀 헤론 프로세서’는 지금까지 출시된 IBM 양자 프로세서 중 가장 높은 성능과 가장 낮은 오류율을 제공하는 아키텍처를 가지고 있다.

아울러 IBM은 최초의 모듈형 양자 컴퓨터이자, 양자 중심 슈퍼컴퓨팅 아키텍처의 초석 ‘IBM 퀀텀 시스템 투(IBM Quantum System Two)’도 공개했다.

뉴욕 요크타운 하이츠에 설치된 첫 번째 ‘IBM 퀀텀 시스템 투’는 3개의 ‘IBM 헤론 프로세서’와 이를 지원하는 전자 제어 장치로 가동을 시작했다.

IBM은 양자 하드웨어, 이론 및 소프트웨어의 혁신적인 기술들과 함께 이 중요한 기반을 갖추게 됨에 따라 게이트 운영의 품질을 크게 향상시키겠다는 새로운 목표를 세우고 2033년까지의 IBM 퀀텀 개발 로드맵을 발표했다.

   
▲ IBM 양자 기술 개발 로드맵.(출처 : 한국IBM 제공)

이는 실행 가능한 양자 회로의 크기를 늘리고 대규모 양자 컴퓨팅이 가진 모든 잠재력을 실현하는 데 도움이 될 것이다.

다리오 길(Dario Gil) IBM 수석부사장 겸 리서치 책임자는 “우리는 양자 컴퓨터가 과학의 새로운 지평을 탐구하는 도구로 활용되는 시대를 맞이하고 있다”라며 “IBM은 모듈형 아키텍처를 통해 양자 시스템을 확장하고 가치를 제공하는 방법을 계속 발전시키면서, 유틸리티 스케일의 양자 기술 스택의 품질을 더욱 높일 것이다. 그리고, 이 기술들을 더 복잡한 문제의 한계를 뛰어넘고자 하는 사용자와 파트너에게 제공할 것”이라고 말했다.

올해 초 IBM이 127큐비트 ‘IBM 퀀텀 이글’ 프로세서에서 시연했듯이, 이제 IBM 퀀텀 시스템은 양자역학의 전통적인 시뮬레이션을 넘어 화학, 물리학, 재료 분야에서 유틸리티 스케일의 문제를 탐구하는 과학적 도구로 사용될 수 있다.

IBM 뿐만 아니라 미국 에너지부 아르곤 국립연구소, 도쿄대, 워싱턴대, 쾰른대, 하버드대, 케드마(Qedma), 알고리즘믹(Algorithmiq), 버클리대(UC Berkeyle), Q-CTRL, 이케르바스크 재단(Fundacion Ikerbasque), 도노스티아(Donostia) 국제 물리학 센터, 바스크 지방 대학 등 여러 기관의 선도적인 연구원, 과학자, 엔지니어들도 유틸리티 스케일의 양자 컴퓨팅을 시연함으로써 미지의 연산 영역을 탐구하는 데 있어 그 가치를 확인했다.

여기에는 IBM이 현재 클라우드를 통해 사용자에게 제공하고 있는 새로운 ‘IBM 퀀텀 헤론 133큐비트’ 프로세서에서 이미 실행 중인 실험들도 포함된다.

IBM 헤론은 오류율을 크게 개선한 IBM의 새로운 고성능 프로세서 클래스 중 첫 번째 제품으로, IBM 이글(Eagle)이 세운 이전 최고 기록에 비해 5배 향상된 오류율을 제공한다. IBM 헤론 프로세서는 내년 중으로 업계를 선도하는 IBM의 유틸리티 스케일 시스템 제품군에 추가될 예정이다.

   
▲ IBM 퀀텀 시스템 투.(출처 : 한국IBM 제공)

◆IBM 퀀텀 시스템 투(IBM Quantum System Two)와 확장된 IBM 퀀텀 개발 로드맵 = IBM 퀀텀 시스템 투는 IBM의 차세대 퀀텀 컴퓨팅 시스템 아키텍처의 기반이다.

이 시스템은 확장 가능한 극저온 인프라와 전통적인 런타임 서버를 모듈식 큐비트 전자 제어 장치와 결합, 만들어졌다.

새로운 시스템은 양자 중심 슈퍼컴퓨팅이라는 IBM의 비전을 위한 중요한 요소.

이 아키텍처는 기존 컴퓨팅 리소스의 지원을 받아 양자 통신과 컴퓨팅을 결합하고, 미들웨어 계층을 활용하여 양자 및 전통적인 컴퓨팅 워크플로우를 적절히 통합한다.

새롭게 확장된 10개년 IBM 퀀텀 개발 로드맵의 일환으로 이 시스템에 IBM의 차세대 퀀텀 프로세서도 탑재될 계획이다.

또한, 이 미래형 프로세서는 처리할 수 있는 워크로드의 복잡성과 규모를 크게 확장하기 위해 실행 가능한 작업의 품질을 점진적으로 개선할 예정이다.

◆양자 소프트웨어 프로그래밍의 용이성을 높이는 퀴스킷(Qiskit)과 생성형 AI = IBM은 차세대 소프트웨어 스택에서 안정성과 속도면에서 업계 구심점이 될 퀴스킷 1.0에 대한 계획도 자세히 설명했다.

또한, IBM은 양자 컴퓨팅 개발의 대중화를 목표로 ‘퀴스킷 패턴(Qiskit Pattern)’도 발표했다. 

‘퀴스킷 패턴’은 양자 개발자들이 보다 쉽게 코드를 작성할 수 있도록 하는 메커니즘 역할을 할 것이다.

이는 전통적인 문제를 간단히 매핑하고, 퀴스킷을 사용해 양자 회로에 최적화하고, 퀴스킷 런타임을 사용한 후 이어 해당 회로를 실행한 다음, 결과를 후처리하는 도구 모음에 기반한다.

퀀텀 서버리스와 결합된 퀴스킷 패턴을 통해 사용자는 클라우드 또는 온프레미스 시나리오와 같은 다양한 환경에서 클래식 컴퓨팅과 양자 컴퓨팅을 통합하는 워크플로를 구축, 배포, 실행할 수 있다.

이같은 모든 도구는 사용자가 양자 알고리즘을 더 쉽게 구축하고 실행할 수 있는 구성요소가 된다. 

또한, IBM은 IBM의 엔터프라이즈 AI 플랫폼 왓슨 엑스(x) (watsonx)를 통해 양자 코드 프로그래밍을 위한 생성형 AI의 활용을 발표했다.

IBM은 퀴스킷의 양자 코드 개발을 자동화하기 위해 왓슨x에서 사용할 수 있는 생성형 AI를 통합할 예정이다.

이는 ‘IBM 그래니트 모델 시리즈(IBM Granite model series)’의 미세 조정을 통해 이뤄질 것이다.

제이 감베타(Jay Gambetta) IBM 부사장 겸 IBM 펠로우는 “생성형 AI와 양자 컴퓨팅은 모두 변곡점에 도달해 있으며, 유틸리티 스케일을 연구하기 위한 양자 알고리즘을 쉽게 구축하기 위해 왓슨x의 신뢰할 수 있는 파운데이션 모델 프레임워크를 사용할 수 있는 기회를 제공하고 있다”며 “이는 양자 컴퓨팅을 과학적 탐구를 위한 도구로 사용자가 접근하고 활용할 수 있는 방법을 확대하기 위한 중요한 단계”라고 말했다.

IBM이 퀴스킷을 통해 선보이는 사용하기 쉬운 소프트웨어와 100개 이상의 큐비트 시스템으로 구성된 IBM의 글로벌 제품군의 첨단 하드웨어를 통해 사용자와 연산 과학자들은 이제 점점 더 크고 복잡한 문제를 양자 회로에 매핑할 때에도 양자 시스템에서 더욱 신뢰할 수 있는 결과를 얻을 수 있게 됐다.

<김동기 기자>kdk@bikorea.net

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