- 메가큐오프 규모 양자 시스템 구축…클라우드에서 100만 회 이상 양자 연산 지원 추진
아마존웹서비스(AWS)가 중성 원자기반 양자컴퓨팅 기업 큐에라 컴퓨팅(QuEra Computing)과 전략적 협력을 확대하고 세계 최초의 내결함성(fault-tolerant) 양자컴퓨터 '리브라(Libra)'를 2028년 아마존 브라켓(Amazon Braket)을 통해 제공한다고 발표했다. 수백 개의 논리 큐비트와 100만 회 이상의 양자 연산을 지원하는 시스템을 클라우드에서 사용할 수 있도록 해 연구자와 기업의 내결함성 양자컴퓨팅 활용을 확대할 계획이다. AWS는 2020년 아마존 브라켓을 출시한 이후 다양한 양자 하드웨어를 클라우드에서 활용할 수 있는 환경을 구축해 왔다. 큐에라와는 2019년부터 협력을 이어왔으며, 2022년에는 256큐비트 아날로그 리드베리 장치 '아킬라(Aquila)'를 공동으로 선보였다.
큐에라 컴퓨팅 최고과학책임자 미하일 루킨(Mikhail Lukin) 교수는 "처음으로 유용하고 내결함성을 갖춘 양자컴퓨터를 실현하겠다는 목표가 현실에 가까워지고 있다"며 "AWS와 협력을 확대해 이 기술을 더 많은 과학 연구자에게 제공하게 된 것을 뜻깊게 생각한다"고 밝혔다.
오류 정정으로 실용 단계 진입 추진
현재 양자컴퓨터는 큐비트(qubit)가 외부 환경의 작은 변화에도 오류가 발생하는 특성 때문에 안정적인 계산이 어렵다. 기존 잡음 중규모 양자(NISQ) 시스템은 이러한 한계로 복잡한 과학 계산과 산업 문제를 처리하는 데 제약이 있었다. AWS와 큐에라는 오류 정정 기술을 적용한 내결함성 양자컴퓨팅으로 이 문제를 해결한다는 전략이다. 오류를 보정한 논리 큐비트를 활용해 장시간 양자 연산을 수행하고, 연구와 산업 현장에서 활용할 수 있는 양자컴퓨팅 환경 구축을 추진한다.
리브라, 메가큐오프 규모 양자 연산 지원
리브라는 메가큐오프(Megaquop) 규모의 양자 시스템으로 수백 개의 논리 큐비트를 기반으로 100만 회 이상의 양자 연산을 수행하도록 설계됐다. 이는 양자 화학과 고에너지 물리학, 소재 시뮬레이션 등 기존 컴퓨터가 처리하기 어려운 과학 문제를 해결하기 위한 성능 기준으로 평가된다. AWS는 2028년 리브라를 아마존 브라켓에 추가할 예정이다. 연구기관과 기업은 별도 양자 하드웨어를 구축하지 않고도 클라우드에서 내결함성 양자컴퓨팅을 활용할 수 있으며, 기존 아마존 브라켓 개발 환경도 그대로 사용할 수 있다.
중성 원자와 초전도 기술 함께 개발
큐에라는 리드베리 원자(Rydberg atom)를 활용한 중성 원자 방식을 적용한다. 광학 트위저(optical tweezer)로 큐비트를 재배치하면서 결맞음(coherence)을 유지하고 큐비트 간 전방향(all-to-all) 연결을 지원해 내결함성 양자 알고리즘을 효율적으로 구현하도록 설계했다. AWS는 중성 원자 방식과 함께 AWS 양자컴퓨팅센터(AWS Center for Quantum Computing)에서 초전도 방식의 고양이 큐비트(cat qubit) 기반 칩 '오셀롯(Ocelot)'도 개발하고 있다. 서로 다른 방식의 장점을 활용하는 다중 방식(multi-modality) 전략으로 내결함성 양자컴퓨팅 구현 가능성을 넓혀가고 있다.
기존 개발 환경 그대로 활용
아마존 브라켓은 키스킷(Qiskit), 페니레인(PennyLane), 블로케이드(Bloqade), 쿠다-큐(CUDA-Q) 등 주요 양자컴퓨팅 프레임워크를 지원한다. 리브라가 추가되면 기존 이용자는 개발 환경을 변경하지 않고 내결함성 양자컴퓨팅 기능을 활용할 수 있다. 리브라를 활용할 수 있는 대표 분야로는 복잡한 분자 구조를 계산하는 양자 화학, 입자 상호작용을 분석하는 고에너지 물리학, 신소재 특성을 예측하는 소재 시뮬레이션 등이 꼽힌다.
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