[더구루=홍성일 기자] 독일 율리히 슈퍼컴퓨팅 센터(Jülich Supercomputing Centre, JSC)가 세계 최초로 엔비디아 DGX 퀀텀 기반 하이브리드 양자컴퓨터를 도입했다. 이번 시스템 구축이 양자컴퓨팅과 고성능컴퓨팅(HPC) 인프라가 통합된 하이브리드 양자컴퓨터 시스템의 상용화 시작점이 될 것이라는 분석이다.

19일 업계에 따르면 JSC는 퀀텀 머신(Quantum Machines), 아르케 시스템즈(Arque Systems)와 함께 엔비디아 DGX 퀀텀(NVIDIA DGX Quantum) 기반 하이브리드 양자컴퓨터를 배치했다.

하이브리드 양자컴퓨팅 기술은 양자컴퓨터와 전통적 방식의 슈퍼컴퓨터, 클라우드 등을 결합해 구동하는 기술이다. 하이브리드 양자컴퓨팅은 계산 과정에서 발생하는 양자 오류 일부분을 슈퍼컴퓨터로 보정, 연산에 더 많은 큐비트를 투입할 수 있다. 엔비디아에 따르면 슈퍼컴퓨터 기술을 활용해 오류를 10%만 보정해 낼 수 있다면 양자컴퓨터의 '오류 보정(Quantum error correction, QEC)' 능력이 기하급수적으로 향상될 것으로 전망됐다.

JSC에 구축된 하이브리드 양자컴퓨터는 아르크 시스템즈의 5큐비트 양자 프로세서와 퀀텀머신의 하이브리드 컨트롤러, 엔비디아의 그레이스 호퍼 슈퍼칩을 통합해 개발됐다. 아르크 시스템즈는 스핀 큐비트 기반 양자컴퓨터 기술을 개발하고 있다. 특히 전자 스핀 자체를 움직이는 '양자 셔틀링(quantum shuttling)' 방식을 적용해 확장가능한 양자컴퓨터를 구현할 수 있을 것으로 주목받고 있다.

이번에 구축된 시스템의 핵심은 양자컴퓨터와 고전 슈퍼컴퓨터 간의 초저지연 데이터 전송을 구현했다는 점이다. JSC 하이브리드 양자컴퓨터는 양자-고전 시스템 간 데이터 왕복 전송 지연 시간(Latency)을 4마이크로초 미만으로 단축했다. 이는 기존 시스템 대비 1000배 향상된 성능으로, 결맞음 시간 내에 고전 컴퓨터에서 처리된 데이터를 전송할 수 있게 됐다.

결맞음 시간은 양자컴퓨터의 연산 단위인 큐비트가 양자 상태를 유지하며 계산을 수행할 수 있는 시간으로, 결맞음 시간이 길수록 양자 연산 오류 발생 가능성이 줄어들 뿐 아니라 더 많은 큐비트를 사용할 수도 있다.

이에 대해 JSC 측은 "그래픽처리장치(GPU)와 같은 고성능 가속기에서 신경망과 머신러닝 모델을 실행하면서 양자 컨트롤러와 저지연 통신을 유지할 수 있게 된 것"이라며 "기존 시스템에서 발생했던 데이터 병목현상을 획기적으로 개선할 뿐 아니라 향후 다양한 분야에 양자컴퓨터를 적용할 수 있는 길을 연 것"이라고 설명했다.

아르케 시스템즈 관계자는 "이번 프로젝트는 기존 HPC 인프라 내에 양자컴퓨팅을 구현하는 데 있어 중요한 이정표가 될 것"이라며 "양자프로세서가 기존 슈퍼컴퓨팅과 어떻게 통합될 수 있는지 보여준다"고 강조했다.

퀀턴머신즈 관계자도 "인공지능(AI)과 양자컴퓨팅이 융합되는 모습을 확인했다"며 "세상에서 가장 복잡한 컴퓨팅 과제에 대한 접근 방식 자체를 변화시킬 것"이라고 말했다.